2.3億年前地球變「桑拿房」,暴雨下了200萬年,形成原因正在出現

2020-12-23 李論科學

因為人類的活動,現在的地球二氧化碳、甲烷等一系列溫室氣體不斷增加,導致全球氣溫從上世紀至今一直在加速變暖。

這一點我們每一個人都很清楚,但是溫室氣體的增加到底會帶來怎樣的危害,除了海平面上升以外,還有呢?

接下來我們就看看曾經的地球變為「桑拿房」,持續了200萬年的降雨,就知道什麼叫溫室效應了。

地球誕生到現在有46億年的歷史,生命從大約6億年前的寒武紀大爆發到現在已經經歷了5次大滅絕事件,其中最多的原因是地球本身的環境巨變,而非外來幹預,例如隕石撞擊。

在這段時間內地球的氣溫忽冷忽熱,冷起來全球就像一個大冰箱,熱起來就像是進入了「桑拿房」,如此劇烈的氣溫變化所帶來的生態效應導致了大量的生物滅絕。

2.5億年前,二疊紀-三疊紀生物大滅絕剛剛結束,三疊紀剛剛開始,這是第三次滅絕事件,導致了當時地球上大約96%-97%的生物滅絕,尤其是海洋生物受到了重創。

不過這次滅絕事件直接加速了爬行動物和哺乳動物的崛起。這時的爬行動物並不單單指恐龍。

雖然此時恐龍已經存在,但體型並沒有那麼大,數量也不是很多,它們和眾多的爬行動物,以及哺乳動物祖先都在地球上掙扎著,生活過得相當艱苦。

因為從二疊紀結束以後,也就是三疊紀初,地球上所有的大陸連接在了一起,形成了一個超級盤古大陸。

大陸的廣闊免去了生物被海洋隔絕,它們見面更容易了,但是這樣的大陸存在很嚴重的弊端,大洋水汽無法循環進大陸深處,導致了三疊紀初期地球大陸異常的乾旱,高溫肆虐,沙漠蔓延。

這時地球上的植物稀少,有的只是那些耐旱的植物,乾旱的證據來自於三疊紀初期紅色的砂巖,在這個地層中,和二疊紀形成了鮮明的對比,沒有了植物死亡後在沼澤裡堆積形成的煤泥。

不過這樣的乾旱並沒有一直持續下去,從2.34億年前到2.32億年前,地球大陸的乾旱在數百萬年的時間裡發生了巨大的變化。

突然到來的降雨期持續了200萬年,雨水造成了全世界各地的洪水蔓延,不過這裡洪水並不是大家想像的驚濤駭浪,而是小到中型的「普通洪水」。

這場雨就是傳說中的卡尼期洪積事件,這一時期出現的大規模動物滅絕,稱為「卡尼期生物滅絕」。

這次的滅絕事件像是給地球上的生物開了一個玩笑,當時統治世界的生物是外表長相像鱷魚的食肉爬行動物——鳥鱷(Ornithosuchus)。

這種生物被認為能夠用兩條腿站立,在瞄準獵物時能夠快速奔跑。

另一方面,一個哺乳動物的祖先,也生活在這個時代。它用四肢行走,被認為是一種非常接近現代哺乳動物的動物——二齒獸(Dicynodont)。

還有水龍獸

除此之外,從二疊紀到三疊紀早期,許多生物都生活在這個乾旱的時代,當然也包括恐龍的祖先。這些生物經過艱苦的奮鬥,好不容易在幾千萬年的時間裡已經適應的當時的乾燥環境。

但一場持續了200萬年的暴雨徹底打破了地球生物的進化演化方向,並促使了恐龍成為了新一代的地球霸主。

那麼我們如何確定在三疊紀中期下了如此長的雨水呢?

20世紀90年代初,英國研究小組在三疊紀的地層中發現了意想不到的特徵。如前所述,三疊紀初期的地質是紅色的,因為沒有水的存在巖石的風化程度不高,更沒有水流衝刷的痕跡。

但研究小組發現,在三疊紀的巖層中有一層比較特殊的夾層,裡面有圓形的石頭,比如河流衝刷形成的鵝卵石,湖泊中累積的沉積物,以及以碳形式存在的植物碎屑,煤泥。

這意味著三疊紀時期有一段時間氣候大變,雨水很多。經過詳細的調查,研究人員發現這個溼漉漉的地層需要200萬年的時間才能形成。

這一地層上的變化發生在除了南北極以外的現今所有地區的地層中,因此只有一種解釋,降雨發生三疊紀中期全球的範圍內。

最終,這一特徵現象被稱為「卡尼亞洪積事件」。

據估計,當時平均年降雨量為1400毫米。這是個啥概念?其實雨並不大,因為日本的年平均降雨量有時都會高達1700毫米,所以當時的天氣並不總是我們認為的傾盆大雨。

但科學家認為當時在全球範圍內是陰雨綿綿,持續了200萬年,雖然這樣的天氣不至於洪水滔天,但是給當時適應了乾旱的生態環境造成了巨大的打擊。

可以說,最大的問題是恐龍的大量繁殖。在卡尼亞洪積事件之前,從地層中發現的脊椎動物化石中,恐龍化石的比例約為5%。

然而,在洪積事件接近尾聲的地層中,這一比例已迅速上升至90%。這意味著恐龍的數量在這200萬年裡增加非常龐大的數目。

為什麼恐龍會突然增多?其實主要的原因還是恐龍這種生物在當時不管從體型來說、還是兇猛程度來說都佔據了絕對的優勢。

但由於當時全球乾旱食物有限,這大大阻止了恐龍的擴散和繁殖。所以當暴雨來臨,以前那些耐寒矮小蕨類植物紛紛滅絕。取而代之的是那些軀幹高大、樹葉面積大的植物。

食物結構的變化就導致那些以矮小柔軟的蕨類植物為食的食草動物逐漸滅絕,這對恐龍來說是件天大的好事,為他們能夠迅速的繁殖、並且在全球範圍內擴散提供了充足的食物保障。

恐龍早已經做好了霸佔地球的準備,只不過就欠這場雨。

為什麼會發生如此重大的氣候變化?原因是在卡尼亞洪積事件開始之前,在地球上出現了一次大型的火山噴發,史稱蘭格利亞火山爆發。

雖然這次火山噴發單次規模不大,但是噴發持續了500萬年。流出的熔巖數量巨大有6公裡厚。由於當時釋放的二氧化碳,地球的溫度上升了3到10攝氏度。

根據估計當時赤道附近海洋表面的溫度達到了40攝氏度,而目前的溫度在25到30攝氏度之間,隨著全球氣溫升高,海洋蒸發的蒸汽量逐漸增加,降水也隨之增加。

而水蒸氣越多,溫室效應越嚴重,曾經乾旱的盤古大陸就開啟了長達200萬年的洗禮。

那麼降水是如何結束的呢?

卡尼期洪積時代,空氣中二氧化碳的濃度非常高,這種情況持續了數百萬年。大量的二氧化碳就進入了地球生物和地質的循環中。

植物通過吸收更多的二氧化碳而變得更大、更加茂盛。另外,碳被雨水和海洋侵蝕的巖石吸收。

當火山爆發接近尾聲時,二氧化碳的排放量下降。由於植物活動和地殼的持續吸收,大氣中的二氧化碳濃度開始下降。與此同時,全球降雨量逐漸減少,最終降雨結束。

有證據表明,泛古大陸在降雨結束以後又回到了一個炎熱乾燥的狀態,地質中的巖石又變為了紅色。這種情況一直持續到1.8億年前盤古大陸的分裂。

大降雨時代大約持續了200萬年,與地球46億年的歷史相比只是滄海一粟。不過這次的降雨奠定了地球上目前看到的植物和動物形態。

此外,隨著降雨時代的結束,地球已經進入了全尺寸恐龍時代。可以說這場雨為地球帶來了新一代霸主恐龍。

現在你應該了解二氧化碳的增加不僅僅是南北極冰蓋的融化,動物失去家園,海平面上升,沿海地區被淹沒。它很有可能會帶來全球新的氣候災難,也很有可能會在此刷新出新一代的地球霸主。

自人類工業時代以來,因為二氧化碳濃度的增加,大量森林被砍伐,地球的平均氣溫已經上升了將近1攝氏度。

按照這樣的速度來看,我們人類應該會很快交出「王位」,你覺得下一任地球主人會是誰?

參考:百萬年的降雨引發恐龍進化嗎?Did a million years of rain jump-start dinosaur evolution?卡尼期洪積事件與恐龍的起源The Carnian Pluvial Episode and the origin of dinosaurs恐龍多樣化與卡尼期洪積事件Dinosaur diversification linked with the Carnian Pluvial Episode

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