近日，德國科學家領導的國際團隊在研究大規模火山噴發對海洋化學的影響後認為，造成奧陶紀末生命大滅絕的原因可能是這個時期的強烈火山活動，其中火山灰帶來的營養物質磷起到了關鍵作用。相關成果發表在12月2日刊發的《自然·地球科學》雜誌上。
大約4.5億年前的奧陶紀末期，地球急劇變冷，包括三葉蟲在內的大約85%的海洋動物物種滅絕，這是地球過去5.4億年中第二大生命滅絕事件。這次生命滅絕事件的驅動機制一直是地球科學領域的未解之謎。學界普遍認為，這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。但關於地球如何變冷，科學家們提出了各種假說，例如小行星撞地球；或者火山物質噴發至平流層，觸發和驅動了當時的生命滅絕事件等。
此次，德國奧爾登堡大學地球化學家傑克·朗曼博士領導的團隊，聯合英國南安普敦大學、利茲大學和普利茅斯大學的研究人員，共同研究了大規模火山噴發對海洋化學的影響。他們提出了新的理論，即火山噴發物質在海洋中釋放磷等營養物質，促進了藻類生物的生長，而海藻的繁殖和沉澱減少了大氣中溫室氣體二氧化碳（CO2）的含量，從而降低了地球的溫度。
朗曼博士說：“一種理論表明，海洋中磷的增加引發了全球變冷。磷是生命中的關鍵元素之一。它促進了藻類等小型海洋生物的生長。當這些生物死亡時，它們會沉積在海底。這樣，藻類在其一生中攝取的碳逐漸被埋在沉積物中。海藻可幫助減少大氣中CO2的含量，從而降低地球的溫度。”
通常，劇烈的火山噴發會釋放大量CO2並使地球變暖，因此，地球冷卻必然是另一種機制。研究團隊認為，火山噴發後的過程，例如火山岩的自然風化，以及火山岩在海中經歷的快速化學變化，都會釋放磷。為了驗證這一假設，研究小組檢查了海洋沉積物中更年輕的灰層，比較了岩石在與海水接觸發生變化之前和之後的磷含量。
利用這些資訊，朗曼博士的團隊開發了一個模型，模擬了最重要的化學、生物和地質過程。研究人員隨後確定了奧陶紀末期沉積在地球上的巨大灰燼層如何影響海洋化學、藻類生長和CO2吸收。根據研究結果，沉積的火山岩釋放的磷足以引發一系列事件——從海洋肥沃、藻類生長增加、全球變冷和隨後的結冰、海洋大部分地區的低氧水平到最終的大規模滅絕開始。
科學家們得出結論，大型火山噴發可在短時間內透過CO2排放使氣候變暖，但它們也可以在數百萬年的更長時期內引發全球變冷。由於巨大的火山爆發與地球歷史上5個最大的滅絕事件中的3個同時發生，包括白堊紀末恐龍從地球上消失等。研究人員認為，他們的研究可能會導致重新審查關於其他大規模滅絕原因的理論。
文/科技日報記者 李山
編輯/範輝
