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持续200万年的降雨!两亿多年前的现象,有可能在现代再次上演?

2024-01-28科学

人类漫长的演化中,世界各地都有洪水的各种传说。如果将时间拉到更久远的地球演化进程中,洪水乃至暴雨更是司空见惯。

在恐龙主宰世界之前,地球上就曾经历过一段「雨季」。这段多雨的时期不但改变了地球的面貌,也让上一代的生物走向了灭亡。

(位于意大利某处的卡尼期时期的岩石)

时至今日,有人相信,类似地球早期的那种环境气候,又在逐步酝酿中。那么,那段多雨的时期究竟是怎样的一个阶段?现代的人类当真也会经历普遍的多雨时代吗?

火山活动引发了绵延200万年的雨季

这段多雨的时期,发生在晚三叠世早期的卡尼期。2023年,日本九州大学的研究人员,发表了一项关于这场大雨的最新研究成果。

科研人员分析了卡尼期时段的一些沉积地层,发现在这个时期内锇187和锇188两种元素,在地幔和地壳中的分布规模有很大的差异。

尤其是在卡尼期海洋底部区域,锇的比例甚至接近了地幔的分布水平。科研人员就此猜测, 锇是随同火山的喷发而进入海洋中的。

因为地幔是岩浆的主要来源地,锇在地幔和地壳中的分布差异,说明在卡尼期曾经发生过较大规模的火山喷发,这样锇元素才从地幔进入了地表的海洋中。

研究人员进一步推断, 大规模的火山喷发,产生了烟尘和二氧化碳等过量的气体,这些气体弥漫在大气层中,最终对地球的环境造成了巨大影响,此后地球便进入了多雨阶段。

这个多雨的阶段,在地质学上又叫 卡尼期洪积事件 。顾名思义,洪积说明当时的降雨很充沛,而且很明显对全世界的生态造成了实质性影响。

日本的研究还表明,在火山活动进入末期后,海洋甚至出现了无氧化状态。于是菊石、牙形虫等大量的海洋生物遭遇了灭顶之灾。不过,这种无氧现象是什么因素直接导致的,科研人员还得做进一步研究。

值得一提的是,日本研究人员调查的沉积地层只在本国内,而根据其他一些地质学家的调查, 远在南美地区的沉积地层中,同样也找到了火山活动后留下的岩浆沉积层。

这似乎能表明,卡尼期的火山喷发确实是全球性的。不过问题又随之出现了,除了火山大规模喷发可能引发气候变化的证据外,还有什么证据,能够证明后来的地球开启了降雨模式呢?

围绕卡尼期洪积事件的几样证据

国际上有一个研究组织,专门研究卡尼期洪积事件,一个叫贝尔纳迪的古生物学家,也是该组织的成员。他和其他的科研人员,曾经调查过意大利北部一个叫阿迪杰谷的地方。这里的沉积地层中,也有关于卡尼期洪积事件的证据。

根据贝尔纳迪等科学家的调查,意大利在卡尼期时段,因为洪水使得到处都是一片泥潭。有些地方的泥浆甚至能达到几米厚,这些都是通过沉积地层发现的。在贝尔纳迪看来,地层中的石头虽然沉默不语,但是它们能告诉我们那时候发生了什么。

卡尼期距今两亿多年,贝尔纳迪研究意大利的一些地方发现,一些岩石层中都有极端降雨和湿度的痕迹。同样,这些痕迹也出现在世界上的其他地区。

由于降雨太大,彼时盘古大陆起伏的地表都隐没到了雨水之中,地表看起来平整无比。由此在沉积地层中,像贝尔纳迪这样的科学家, 便发现了土壤因为水浸透而导致的典型特征——潮土。

这类土壤表现出了极高的湿度,通常来说只有在热带潮湿的气候下才会有这样的表现。而分析卡尼期的沉积地层,世界多地都出现了类似的地质层。这就表明,卡尼期的降雨是全球性的。

除了土壤湿度这项证据外, 卡尼期大量形成的琥珀 ,是另外一项关键的证据。

琥珀是树木分泌出来的树脂形成的聚合物,各个时期都会出现,但如果集中而大规模出现就不正常了。科学家研究卡尼期的沉积地层发现, 从中欧的匈牙利,再到美国南部亚利桑那州的沙漠地下,居然都有琥珀的分布。

莱拉·塞夫拉是哥廷根大学的植物学家,他研究琥珀化石发现,大规模集中出现的情况,在地球的历史上还是首次。那为什么会如此呢?

因为极端的气候下, 树木会遭受巨大的压力,而这种压力会促使树木产生一种保护机制,由此便分泌树脂形成琥珀。

除了分泌形成的琥珀之外,彼时的植物还表现出了潮湿气候的特征。大量的植被为了适应更潮湿的气候,从而表现的更具有吸湿性。

和琥珀的证据一样,如果只是某个地区的植物表现出了这种特性还不算什么。科学家分析各地的情况,表明这种情况也具有普遍性。从而又能说明,植被为适应新气候特征而出现的改变,不但是大规模的,而且也是一种长期现象。

(喙头龙化石)

这也意味着,彼时的地球气候相对于前一阶段,确实出现了不可逆转的改变。

最后一项证据,便是地球上硅质的分布 ,在卡尼期出现了向低洼处聚集的特征。 科学家研究发现,因为地表径流以及风力的增强,大量的硅质碎屑都进入盆地等低洼处并最终沉积下来。

说明卡尼期大雨的冲刷,以及降雨带来的洪水,对地表以及各种物质都产生了深远的影响。

综上所述, 土壤的极端潮湿特性、琥珀的密集出现、植被适宜潮湿气候的改变、硅质被洪水冲刷到盆地 ,这四项证据,便是地质学界认为卡尼期出现了多雨模式的显著特征。

多雨模式产生了怎样的后果

最显而易见的结果,便是原本属于卡尼期的生物, 因为不能适应气候的剧烈变动而走向了灭绝。

在海洋中,章鱼类、海龙目动物、海百合、珊瑚礁等动物大量死亡。陆地上,行动迟缓的二齿兽、喙头龙等动物也都迎来了自己的末日。

大量生物的死亡和灭绝,和地球上历次的灭绝事件并没有太大的差异,只是每次产生的原因都不相同。有生就有死,不能适应气候的生物灭绝了,但是另一种动物却迎来了自己的蓬勃发展时期,这种动物便是恐龙。

(二齿兽化石)

贝尔纳迪的研究发现,卡尼期之前,古代欧洲大陆是没有恐龙的,但是从后来的沉积地层中,却越来越多的出现了恐龙的化石脚印。

盘古大陆是一个超级大陆,在卡尼期洪积事件之前,因为湿润的水汽无法进入到内陆,所以大陆的腹地是干燥少雨的。

恐龙恰恰不能适应这种气候,所以它只局限于盘古大陆南部一块狭小的区域。此后有了降雨和潮湿气候的帮助,它们的脚步开始逐步在盘古大陆扩散,并且很快演化出了不同的品种。

等到卡尼期洪积事件即将进入末尾,地球上原来的生物基本灭绝,就此恐龙逐渐成为这个星球上新的统治者。

根据科学家的研究,卡尼期的降雨在停歇100万年后,地球渐渐恢复了平静,但地表的一切乃至整个生物系统,都发生了翻天覆地的变化。

引发这种剧烈变动的因素是温度的改变,而温度的改变又是因为可能的火山喷发所导致的。如此一来有人不禁会担心,现在全球变暖逐渐成为共识,如果持续发展下去,会出现像卡尼期洪积事件这样的气候逆转吗?

人类也将迎来「多雨模式」?

贝尔纳迪等众多科研人员发现, 卡尼期地球的升温幅度至少在4到7摄氏度之间,这样的温度变化其实并不大。

按照科学家的推测,现在人类因为大规模排放二氧化碳,最终引起的升温幅度,也会跟卡尼期的升温幅度类似。而这样的结果,或许并不会给我们人类带来什么。

因为卡尼期的气候变化,温度的上升只是其中之一,剧烈的火山喷发,导致的二氧化碳浓度升高,是在一个较短的时期内发生的。

而人类现在的二氧化碳排放,则是一个持续性的上升过程。快与慢之间的变化,本身对于气候的改变就会出现差异。

除了火山喷发之外,科学家还推测, 卡尼期地球上曾出现过一次规模较大的造山运动,新山脉的出现,对地球区域气候造成了扰动,进而导致地球开启了降雨模式。

也就是说,目前对于卡尼期洪积事件的成因,火山喷发引起的气温改变只是其中之一,或许还存在别的因素,也改变了当时地球的气候进程。

回到现在,人类大规模活动确实引起了二氧化碳的急剧增加,进而导致温室效应增强,可这并不能直接跟多雨模式划上等号。

最直接的例子就是,在恐龙生存的末期,引发恐龙大规模灭绝的猜测中,有一项因素也是火山的大规模喷发。然而恐龙末期的火山大规模喷发,却并没有引发新一轮的降雨模式。

这就说明,导致卡尼期洪积事件的背后,应该还有别的因素,只不过目前的研究还没有发现究竟是什么。

如此一来,现在全球气候的逐步走高,未来会产生哪些影响,科学家同样也给不出确切的答案。毕竟,在全球气候变暖的观点之外,还有全球气候变冷的观点也深入人心。

结语

从卡尼期洪积事件来看 ,历代地球的生物灭绝时期,气候变化是具有连锁效应的。地球的生态是一个整体,生物的存在必定是适应某个阶段的气候。

一旦不能适应气候的变化,那灭绝就会不可避免的上演。与此同时,大规模的灭绝事件,也并非像人们想象中突然死亡,而是有一个持续性的过程。

就好比现在地球上某种动物灭绝,也不是突然全部死亡,而是会经历一个持续性的过程。人类同样也处在这个过程中,只是我们还不知道,接下来引发生态剧烈变化的因素究竟会是什么。

而卡尼期洪积事件,只不过是从相似的角度,给我们提供了某种参照。

参考资料:

【连下一百多万年的大暴雨如何为恐龙崛起铺平道路】 界面新闻 2018年11月7日
【研究称火山活动引发史前约200万年雨季】 新华网 2023年10月13日