大滅絕:地球歷史上的幾次生命危機
雪球地球、二疊紀末大滅絕等幾次危機怎麼發生?這一頁彙總遊戲裡的大滅絕,並列出相關研究。
地球生命史上有過幾次接近毀滅的危機。遊戲裡收錄了六次:雪球地球、奧陶紀末、泥盆紀晚期、二疊紀末、三疊紀末和白堊紀末。其中最嚴重的是二疊紀末大滅絕,約 96% 的海洋物種滅絕;最出名的是白堊紀末,一顆約 10 公里寬的小行星撞擊尤卡坦半島,非鳥恐龍全部滅絕。
這一頁先用一張表把六次危機排開,再講每一次是怎麼被科學家弄清楚的。
六次危機一覽
| 危機 | 時間 | 發生了什麼 |
|---|---|---|
| 雪球地球 | 約 7 億年前 | 冰蓋幾乎覆蓋全球,只有耐寒的生命挺了過來。 |
| 奧陶紀末大滅絕 | 約 4.45 億年前 | 冰期驟然降臨,海平面下降,大量淺海生物消失。 |
| 泥盆紀晚期大滅絕 | 約 3.72 億年前 | 海洋大面積缺氧,盾皮魚全部消失。 |
| 二疊紀末大滅絕 | 約 2.52 億年前 | 西伯利亞火山持續噴發,海洋酸化缺氧,約 96% 的海洋物種滅絕。 |
| 三疊紀末大滅絕 | 約 2.01 億年前 | 大西洋開始張裂,火山活動讓氣候劇變,為恐龍讓出了舞臺。 |
| 白堊紀末大滅絕 | 約 6600 萬年前 | 一顆約 10 公里寬的小行星撞擊尤卡坦半島,非鳥恐龍全部滅絕。 |
六次危機的原因各不相同:冰、缺氧、火山、酸化、小行星。大滅絕並不是同一種災難的重複。
雪球地球:被冰蓋住的星球
納米比亞的岩層顯示,約 7 億年前地球可能幾乎被冰完全覆蓋(Hoffman 等,《Science》1998)。論文的題目叫“新元古代的雪球地球”。需要注意“可能”二字:這是根據岩層作出的推斷。
氧氣與缺氧
泥盆紀晚期的危機和海洋缺氧有關,二疊紀末也有海洋酸化缺氧。要理解缺氧意味著什麼,得知道大氣中的氧本來就不是一次到位,而是經歷了漫長而反覆的上升過程(Lyons、Reinhard 與 Planavsky,《Nature》2014)。
二疊紀末:最嚴重的一次
精確測年顯示,二疊紀末大滅絕可能只持續了約 6 萬年,與西伯利亞火山活動吻合(Burgess、Bowring 與 Shen,《PNAS》2014)。6 萬年在地質時間裡只是一瞬間,這次危機既深又快。
白堊紀末:從“銥”到隕石坑
白堊紀末的故事,是科學史上有名的“偵探案”。
- 線索:白堊紀末的地層中銥元素異常富集,阿爾瓦雷斯父子推斷:一顆小行星撞擊了地球(Alvarez 等,《Science》1980)。
- 現場:墨西哥尤卡坦半島地下埋著一個直徑約 180 公里的隕石坑,恰好是那顆小行星留下的(Hildebrand 等,《Geology》1991)。
這兩項研究相隔十多年,一個提出了推斷,一個找到了證據。
按原因分一分
- 冰:雪球地球,冰蓋幾乎覆蓋全球;奧陶紀末,冰期驟然降臨,海平面下降,大量淺海生物消失。
- 缺氧:泥盆紀晚期,海洋大面積缺氧,盾皮魚全部消失;二疊紀末,海洋酸化缺氧。
- 火山:二疊紀末是西伯利亞火山持續噴發;三疊紀末是大西洋開始張裂,火山活動讓氣候劇變,為恐龍讓出了舞臺。
- 撞擊:白堊紀末,一顆約 10 公里寬的小行星撞擊尤卡坦半島。
同一次危機可以同時佔幾個類別,比如二疊紀末既有火山,又有酸化和缺氧。把這幾類放在一起,就能看出大滅絕從來不是單一原因造成的。其中三疊紀末為恐龍讓出了舞臺,白堊紀末則是非鳥恐龍全部滅絕。
想讀原文,可以搜這些題目
- Hoffman 等(1998):《A Neoproterozoic snowball Earth》,大意是“新元古代的雪球地球”
- Lyons 等(2014):《The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere》,大意是“地球早期海洋與大氣中氧氣的崛起”
- Burgess 等(2014):《High-precision timeline for Earth's most severe extinction》,大意是“地球最嚴重滅絕的高精度時間線”
- Alvarez 等(1980):《Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction》,大意是“白堊紀-第三紀滅絕的地外原因”
- Hildebrand 等(1991):《Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico》,大意是“希克蘇魯伯隕石坑:尤卡坦半島上可能的白堊紀/第三紀界線撞擊坑”
真實依據
雪球地球(約 7 億年前):冰蓋幾乎覆蓋全球,只有耐寒的生命挺了過來。
奧陶紀末大滅絕(約 4.45 億年前):冰期驟然降臨,海平面下降,大量淺海生物消失。
泥盆紀晚期大滅絕(約 3.72 億年前):海洋大面積缺氧,盾皮魚全部消失。
二疊紀末大滅絕(約 2.52 億年前):西伯利亞火山持續噴發,海洋酸化缺氧,約 96% 的海洋物種滅絕。
三疊紀末大滅絕(約 2.01 億年前):大西洋開始張裂,火山活動讓氣候劇變,為恐龍讓出了舞臺。
白堊紀末大滅絕(約 6600 萬年前):一顆約 10 公里寬的小行星撞擊尤卡坦半島,非鳥恐龍全部滅絕。
相關研究
這些研究和本頁主題相關,但不是本頁內容的直接證明。
雪球地球:納米比亞的岩層顯示,約 7 億年前地球可能幾乎被冰完全覆蓋。
出處:Hoffman et al., Science 1998, "A Neoproterozoic snowball Earth"
氧氣的崛起:大氣中的氧不是一次到位,而是經歷了漫長而反覆的上升過程。
出處:Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014, "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"
恐龍滅絕之謎:白堊紀末的地層中銥元素異常富集,阿爾瓦雷斯父子推斷:一顆小行星撞擊了地球。
出處:Alvarez et al., Science 1980, "Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction"
找到撞擊坑:墨西哥尤卡坦半島地下埋著一個直徑約 180 公里的隕石坑,恰好是那顆小行星留下的。
出處:Hildebrand et al., Geology 1991, "Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico"
最嚴重的大滅絕:精確測年顯示,二疊紀末大滅絕可能只持續了約 6 萬年,與西伯利亞火山活動吻合。
出處:Burgess, Bowring & Shen, PNAS 2014, "High-precision timeline for Earth's most severe extinction"