地球生命有著一段漫長而又極為動蕩的歷史。大規(guī)模的物種滅絕事件曾不止一次的發(fā)生在地球生命的歷史舞臺上，每一次這樣的事件都將本已高度多樣化的生物種群銳減到最低程度，每一次事件也都無一例外地改變了生物進化的進程。

在眾多滅絕事件中，最大規(guī)模的一次發(fā)生在大約2.52億年前，僅在短短數(shù)千年內，約四分之三的陸地生物和95%的海洋生物盡數(shù)消失。這次事件標志了二疊紀的結束以及三疊紀的開始，被我們稱之為二疊紀–三疊紀滅絕事件。

根據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)所描繪的二疊紀-三疊紀大滅絕開始的藝術構想圖。| 圖片來源：PaleoFactory / Sapienza University of Rome

一直以來，有一種假說認為，這次事件是是由西伯利亞暗色巖區(qū)域的大規(guī)模噴發(fā)引起的，這可能是一次巨大而漫長的火山事件，產(chǎn)生了一系列環(huán)境的連鎖反應。然而，對于導致了這次大滅絕的確切誘因，學界仍然存在很大爭議，科學家仍不能完全弄清楚整個事件的因果觸發(fā)和事件順序。

直到現(xiàn)在，一個國際研究團隊終于得出了結論，他們通過利用最尖端的分析技術和新穎的地球化學模型，首次對當時的整個事件進行了重建。研究結果被發(fā)表在了近期的《自然-地球科學》雜志上。

在新的研究中，研究人員啟用的是一個常被忽視的“環(huán)境檔案”——腕足動物的外殼化石。

腕足動物化石，其同位素組成揭示了導致地球上最大滅絕事件災難的環(huán)境和氣候條件的線索。| 圖片來源：Ferrara University

這是一些已經(jīng)在地球上存在了超過5億年的生物。在南部阿爾卑斯山，存有保存完好的可供研究人員進行科學分析的腕足動物化石。在2.52億年前，這些像生物帶著滅絕事件發(fā)生之前不久以及滅絕開始之初的“環(huán)境記錄”，沉積在了特提斯海（古地中海）的淺層大陸架底部。

阿爾卑斯山脈南部的白云巖，保存了獨特的二疊紀-三疊紀化石記錄，其中包括了腕足動物的化石。| 圖片來源：Renato Posenato / Ferrara University

在這項研究中，科學家對化石中硼元素的同位素進行了測量。通過這項測量，他們能夠追蹤2.52億年前海洋中的pH值變化。測量結果表明，在滅絕事件開始之初，海水的pH值出現(xiàn)了大幅度的下降（酸化）。而由于海水的pH值與大氣中的二氧化碳濃度密不可分，因此通過海水pH值，可以進一步地計算出當時大氣中的二氧化碳含量。

研究人員接著將硼同位素與其他碳同位素的研究數(shù)據(jù)結合在一起，集中輸入到了地球化學模型中。這個以計算機為基礎的模型可以通過解析碳循環(huán)動力學、海洋氧化還原條件以及氮同位素的轉化，來模擬當時的地球進程。

他們發(fā)現(xiàn)：最初的海洋酸化與來自西伯利亞的大量火山二氧化碳注入大氣有關，而這樣的狀況對當時的生物產(chǎn)生了致命影響，導致了海洋鈣化生物在滅絕事件的剛開始時就慘遭滅絕。

不僅如此，二氧化碳的釋放還產(chǎn)生了進一步的后果。隨著溫室效應引發(fā)的全球性溫度升高，陸地上的化學風化作用也得到了增強，這驅動了海洋表面溫度的升高，以及越來越多的營養(yǎng)物質通過河流和海岸進入海洋，在幾千年的時間里，致使海洋變得過度肥沃，其結果就是導致三疊紀早期的海洋中出現(xiàn)了嚴重的脫氧和硫化物中毒。正是這種相互關聯(lián)的生命持續(xù)周期和過程中出現(xiàn)的多米諾骨牌式的倒塌，最終導致了在二疊紀-三疊紀交替之際的大規(guī)模滅絕性災難。

研究的分析結果還帶來了新的發(fā)現(xiàn)。一直以來，甲烷水合物的溶解曾被認為是進一步加劇了滅絕事件的原因?，F(xiàn)在，根據(jù)新研究的數(shù)據(jù)顯示，這種說法的可能性是極低的。

這項新的研究具有非常積極的意義。新的研究不僅首次系統(tǒng)地利用了腕足動物作為環(huán)境檔案，還改進并新開發(fā)了相關的分析方法。為了進行精確的分析，研究人員所使用的是高精度的同位素分析，以及最先進的二次離子質譜計（SIMS）的高分辨率微分析。這些技術使得科學家不僅能夠重建大氣中二氧化碳濃度的演變，還可以清楚地追溯火山的活動，最終使得以如此精度來重建2.5億多年前的地球環(huán)境成為可能。參考來源：https://www./en/news/article/ausloeser-fuer-groesstes-massenaussterben-der-erdgeschichte-identifizierthttps://www./articles/s41561-020-00646-4