科学网:地球冷水浴 生命大爆发
论文作者：Julie Trotter 期刊：《科学》 发布时间：2008-7-27 22:1:56
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| 科学网:地球冷水浴 生命大爆发 论文作者：Julie Trotter 期刊：《科学》 发布时间：2008-7-27 22:1:56
科学家推测气候变化曾导致海洋生物“大繁荣”。图为三叶虫。 （图片提供:CORBIS） 你试没试过从滚烫的澡盆中一下子蹦到冷水浴的喷头下？大约5亿年前，当地球上的海洋经历了一次类似这样的温度骤降后，生命大爆发便出现了。在大海中，包括三叶虫在内的节肢动物和它们的邻居以闪电般的速度占领了原先属于有壳动物的领地。在7月25日出版的美国《科学》杂志上，一项新的研究断言，这一发现将最终解开动物生物多样性空前大爆发之谜。 这一“奥陶纪生物多样性大事件”——或者更加谨慎地称之为奥陶纪分散——发生在一个让今天的人们难以想象的炎热甚至是沸腾的年代。至少之前的一些研究为我们得出了这样的结论，科学家曾经通过测量生活在4.7亿年前的腕足动物（海生无脊椎动物）的碳酸盐外壳中的轻、重氧同位素的比例来推断这一时期的温度。这一比例的变化取决于形成外壳的海水温度的变化情况，而最终的数据显示，当时的海洋温度达到了令人难以想象的70多摄氏度。 然而堪培拉市澳大利亚国立大学的古生物学家Julie A. Trotter一直怀疑，这些化石是否存在一些问题——或许它们包含的氧同位素比例会随着时间的推移而发生变化。因此她和同事对一些更为稳定的化石矿物质磷酸盐进行了分析，这些化学物质分布于如今已经灭绝的像鳗一样的动物的牙齿化石中。研究人员发现，在持续时间达4400万年的奥陶纪时期，海洋的温度从闷热的42摄氏度——比人的体温高出5摄氏度——稳定地下降到约30摄氏度，而这与现代赤道的海洋表面典型温度相仿。 研究小组指出，这一结果并非巧合。今天看来，在奥陶纪形成的这一现代平衡与生物多样性大爆发的核心是一致的。Trotter表示，以珊瑚为例，这种生物只有在较冷的海水中才能够生存。 美国帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院的地质化学家John Eiler认为，奥陶纪的这一新的温度似乎是合情合理的。Eiler说：“如果你不得不打赌，你必须得说，这些家伙给出的温度是对的。”而辛辛那提大学的古生物学家Arnold Miller表示：“如果这一冷却过程在奥陶纪真的发生了，那么它必将对生物多样性产生某些影响。”但是Miller怀疑，导致这种生物多样性大爆发的原因应该不止一个，而即便是这一发现也需要进行更多的研究加以证实。（来源：科学时报 群芳）
图片说明：计算机模拟2亿年前泛古陆的分解。 （图片来源：CHRISTIAN DARKIN / SCIENCE PHOTO LIBRARY） 澳大利亚科学家近日研究称，历史上地球大气中氧的增加与超大陆（supercontinent）的形成有关。他们认为，历史上地球构造板块的相互碰撞重塑了泛古陆（Pangea）等超大陆，引发了一系列事件，导致了大气中氧的增加。相关论文7月27日在线发表于《自然—地球科学》（Nature Geoscience）上。 在重大氧化事件（大约25亿年前）发生之前，地球上的氧水平几乎可以忽略不计。今天，氧在大气中的比例已经占到了大约21%。一直以来，关于氧含量上升的原因众说纷纭。 在最新的研究中，澳大利亚国立大学的Charlotte Allen和Ian Campbell研究提出了新颖的观点——构造板块的碰撞引发了氧的上升。他们认为，这些碰撞提升陆地形成山脉，随着山脉受到腐蚀，富有营养的沉积物流入海洋，从而帮助能制造氧的蓝细菌（cyanobacteria）大量生长。同时，有机碳沉入海底并被埋藏起来，而额外的氧则继续存留在大气中。 对于此次研究，科学家们褒贬不一。美国亚利桑那州立大学的地球化学家Ariel Anbar说：“我认为构造事件、生物地球化学与氧的上升之间可能的联系非常令人感兴趣，并且将促使人们进行思考。” 然而，另外一些科学家则对此次结果表示怀疑。美国宾夕法尼亚州立大学的地球化学家James Kasting认为，这一理论建立在一个不完善的前提上——有机碳的埋藏随着时间而增加。 美国耶鲁大学地质学退休教授Robert Berner说：“我完全不同意这篇论文关于泛古陆氧最大化的观点，他们忽视了陆地碳循环，树木的出现和有机物埋藏的增加。”（科学网 梅进/编译） （《自然—地球科学》（Nature Geoscience），doi:10.1038/ngeo259，Ian H. Campbell，Charlotte M. Allen） 更多阅读（英文） 即使在地质学中，一个数据被修改5亿年也是很不常见的。但是美国佛罗里达大学的资质学家们在最新一期的爱思唯尔期刊《前寒武纪研究》（Precambrian Research）中发表文章，声称他们发现了有力的证据表明6个印度主要盆地形成在10亿年或更早之前，比人们通常认为的时间早至少5亿年。这项发现似乎扫除了“雪球地球”理论（一种认为地球曾经布满冰雪的理论）的主要障碍，甚至会引出复杂生命的出现比目前科学家们认为得早几亿年的具有争议的结论。 文章作者之一，佛罗里达大学地质学副教授Joe Meert说：“在现代地质学中，把盆地的形成时间修改5亿年是十分惊人的。”来自印第安纳大学的Abhijit Basu教授同意这个观点：“这个修改是巨大的。5亿年相当于地球年龄的11%。” 这项研究的主角——Vindhyan盆地，是印度Purana盆地群的的一员。Purana盆地群位于印度中北部新德里的南部，是一些横跨数千平方英里的平坦的地表凹陷。数十年来，大多数地质学家认为这些盆地形成在5亿到7亿年前地壳伸展、变薄下沉时。 Meert说这个时间可能是早期对盆地沉积物进行放射性年龄测定得到的。放射性年龄测定根据放射性元素的衰变来估算时间。显然，来自这些盆地的化石似乎说明它们起源自5亿到7亿年前。 地质学家们还使用了古磁学来研究盆地。古磁学是一种根据岩石中磁性矿石的方向来估计它们形成地点的方法。佛罗里达大学的研究生Shawn Malone比较了Vindhyan盆地的金刚利岩和其他岩石的方向。令他惊讶的是，他发现它们的方向是相同的。 因此，地质学家们扩大了调查范围，他们使用改进的方法从来自56个地点的数十块岩石中钻出酒瓶塞大小的核。研究结果表明，这些核的磁方向都基本相同。 大多数盆地由不能使用任何方法测定年龄的沉积物组成。但是Meert说这些沉积物含有锆石，而锆石是可以用激光质谱法测定年龄的。首先使用激光蒸发一小块锆石，然后分析铀和其衰变产物铅的含量，最后根据衰变率来得出其形成年代。Meert说，他们测试的所有皓石都形成子10.2亿年以前。 雪球地球理论认为在距今6.35亿到7亿年之前，地球上层遍布着冰雪。目前在全世界已经发现很多地质证据支持这一理论，但是印度的Purana盆地群一直缺乏相关的证据——比如冰在岩床上拖动小圆石形成的具有条纹或者刮痕的漂石和冰河形成的冰碛岩。因此，这些盆地是雪球地球理论的最主要障碍。 这相信研究把这些盆地的形成年代向前推到了雪球地球形成的时代之前，因而扫清了这一障碍。 2007年，另一组地质学家曾经在《地质学》上发表文章，把Purana盆地群的另一个盆地的年龄修改到10.2亿年，另一项5亿年的修改。作者之一是意大利锡拉库扎大学的退休教授"Pat" Bickford，他说关于Puiana盆地群的年龄修改引出了一个对远古Rodinia超大陆分裂时间假设的质疑。目前人们认为Rodinia超大陆是在7亿年前分裂开，最终形成现在的大陆的。但是这些盆地的年龄修改后要比这一分裂时间还早。 佛罗里达大学的这一研究还可能支持了瑞典古生物学家关于一种叫做Ediacarans的多细胞生物起源自1.6亿年的备受争议的测龄结论。但是，Meert说：“这一研究的众多推论中，关于Ediacarans年龄早于5.8亿年的这一推论是最有风险的。”（科学网 刘乐/编译） （《前寒武纪研究》（Precambrian Research），Volume 164, Issues 3-4, 30 July 2008, Pages 137-159，S.J. Malone, J.G. Meert, L.E. Sohl） 更多阅读（英文） |
