火山喷发导致气候变化与物种灭绝

科技日报柏林12月5日电 （记者李山）近日，德国科学家领导的国际团队在研究大规模火山喷发对海洋化学的影响后认为，造成奥陶纪末生命大灭绝的原因可能是这个时期的强烈火山活动，其中火山灰带来的营养物质磷起到了关键作用。相关成果发表在12月2日刊发的《自然·地球科学》杂志上。

大约4.5亿年前的奥陶纪末期，地球急剧变冷，包括三叶虫在内的大约85%的海洋动物物种灭绝，这是地球过去5.4亿年中第二大生命灭绝事件。这次生命灭绝事件的驱动机制一直是地球科学领域的未解之谜。学界普遍认为，这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。但关于地球如何变冷，科学家们提出了各种假说，例如小行星撞地球；或者火山物质喷发至平流层，触发和驱动了当时的生命灭绝事件等。

此次，德国奥尔登堡大学地球化学家杰克·朗曼博士领导的团队，联合英国南安普敦大学、利兹大学和普利茅斯大学的研究人员，共同研究了大规模火山喷发对海洋化学的影响。他们提出了新的理论，即火山喷发物质在海洋中释放磷等营养物质，促进了藻类生物的生长，而海藻的繁殖和沉淀减少了大气中温室气体二氧化碳（CO2）的含量，从而降低了地球的温度。

朗曼博士说：“一种理论表明，海洋中磷的增加引发了全球变冷。磷是生命中的关键元素之一。它促进了藻类等小型海洋生物的生长。当这些生物死亡时，它们会沉积在海底。这样，藻类在其一生中摄取的碳逐渐被埋在沉积物中。海藻可帮助减少大气中CO2的含量，从而降低地球的温度。”

通常，剧烈的火山喷发会释放大量CO2并使地球变暖，因此，地球冷却必然是另一种机制。研究团队认为，火山喷发后的过程，例如火山岩的自然风化，以及火山岩在海中经历的快速化学变化，都会释放磷。为了验证这一假设，研究小组检查了海洋沉积物中更年轻的灰层，比较了岩石在与海水接触发生变化之前和之后的磷含量。

利用这些信息，朗曼博士的团队开发了一个模型，模拟了最重要的化学、生物和地质过程。研究人员随后确定了奥陶纪末期沉积在地球上的巨大灰烬层如何影响海洋化学、藻类生长和CO2吸收。根据研究结果，沉积的火山岩释放的磷足以引发一系列事件——从海洋肥沃、藻类生长增加、全球变冷和随后的结冰、海洋大部分地区的低氧水平到最终的大规模灭绝开始。

科学家们得出结论，大型火山喷发可在短时间内通过CO2排放使气候变暖，但它们也可以在数百万年的更长时期内引发全球变冷。由于巨大的火山爆发与地球历史上5个最大的灭绝事件中的3个同时发生，包括白垩纪末恐龙从地球上消失等。研究人员认为，他们的研究可能会导致重新审查关于其他大规模灭绝原因的理论。