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地球生命最終可能會(huì)以何種形式終結(jié)

2021-07-29 04:32:39
中國科學(xué)探險(xiǎn) 2021年3期
關(guān)鍵詞:奧陶紀(jì)伽馬射線小行星

一些科學(xué)家指出,地球上最早的生命誕生于約40億年前。當(dāng)時(shí),地球還在接連不斷地遭受太空巨石的轟擊,但這些生命卻堅(jiān)強(qiáng)地延續(xù)了下來。地球歷史上曾發(fā)生過各式各樣的大災(zāi)難,每一次都如同末日降臨。超新星爆發(fā)、小行星撞擊、大規(guī)模火山噴發(fā)、突發(fā)性氣候變化……這些災(zāi)難殺死的生命不計(jì)其數(shù)。在幾次大規(guī)模滅絕事件中,當(dāng)時(shí)的大部分物種甚至都被抹除一空。

小行星撞擊地球時(shí)會(huì)釋放出驚人的能量。

然而,生命最終總能卷土重來。地球上總會(huì)出現(xiàn)新的物種,再開始一次新的循環(huán)。

那么,究竟怎樣才能徹底除去地球上的所有生命呢?雖然人類的脆弱也許超乎我們的想象,但要使整個(gè)地球變成一片不毛之地,其實(shí)并沒那么容易。不過,本文中列出的幾種情況倒是有可能使地球上的所有生命滅絕。并且其中最后一種或許真的無法避免。

小行星撞擊

6600萬年前,一顆足有一座城市那么大的小行星擊中了墨西哥灣,宣告了恐龍的末日,當(dāng)時(shí)地球上的其他生物也幾乎被盡數(shù)抹去。盡管當(dāng)時(shí)人類的祖先尚未誕生,但這次撞擊也許堪稱人類歷史上最重要的一次事件。假如沒有這次小行星撞擊,恐龍也許一直都會(huì)是地球的霸主,其他哺乳動(dòng)物都只能在它們的陰影下茍且偷生。

然而,在這種隨機(jī)事件中,人類不可能永遠(yuǎn)是贏家。未來也可能會(huì)有一顆小行星,以同樣輕松的方式殺死地球上的所有人類。幸運(yùn)的是,這種情況在短期內(nèi)不大可能發(fā)生。從地質(zhì)記錄來看,地球遭受大型小行星撞擊的頻率大約是每1億年一次。不過,較小的小行星撞擊倒是時(shí)有發(fā)生。甚至有證據(jù)表明,在過去幾千年里,就有些人死于隕石撞擊。

但地球遭到大型小行星撞擊、導(dǎo)致所有生命滅絕的概率究竟有多大呢?2017年發(fā)表在《自然》期刊上的一項(xiàng)研究指出,要想造成這種結(jié)果,這顆小行星必須大到一定程度才行。要想殺死地球上的所有生命,需要將所有海水煮沸、燒干。只有太陽系中最大的小行星(比如帕拉斯和灶神星)才能做到這一點(diǎn)。有證據(jù)顯示,地球在形成早期曾遭到過一顆名叫忒伊亞的大型小行星的撞擊。不過就目前來看,地球與這類大型天體相撞的概率還是微乎其微的。

缺氧而死

這種情況發(fā)生的可能性比前一種稍高一些。在展開介紹之前,我們先來回溯一下久遠(yuǎn)的歷史。

將近25億年前,地球經(jīng)歷了一段名叫“大氧化事件”的時(shí)期。由于藍(lán)藻突然增多,大氣中的氧氣大量增加。自此之后,多細(xì)胞生物才得以在地球上存活,像人類這樣的生物也有了呼吸的能力。

然而,大約4.5億年前,地球上最嚴(yán)重的滅絕事件之一——晚奧陶紀(jì)大滅絕發(fā)生了。原因可能就是當(dāng)時(shí)的氧氣水平突然下降,并且持續(xù)了幾百萬年之久。

但為何會(huì)發(fā)生這種極端情況呢?在奧陶紀(jì)期間,地球上的各個(gè)大洲全都連為一片,名叫岡瓦納大陸。當(dāng)時(shí)地球上的大部分生命仍然生活在海洋中,但陸地上已經(jīng)開始有植物出現(xiàn)了。在奧陶紀(jì)末期,地球氣候突然發(fā)生了一次巨變,導(dǎo)致這片超級大陸全部為冰川所覆蓋。而僅僅光是全球氣溫的驟然降低,就足以導(dǎo)致許多物種消失了。

接下來,隨著全球氧氣水平驟跌,地球生物又經(jīng)歷了第二波大滅絕??茖W(xué)家在全球各地收集的海床樣本中,都可以找到這次巨變的證據(jù)。一些研究人員認(rèn)為,當(dāng)時(shí)的冰川導(dǎo)致海洋的分層發(fā)生了根本性變化,而各層海水的溫度和氧氣濃度都有所區(qū)別。但至于造成此次氧氣大幅度減少的確切原因,仍需開展進(jìn)一步探討。

無論原因如何,當(dāng)時(shí)地球上超過80%的物種都在奧陶紀(jì)大滅絕中消失了。

既然過去發(fā)生過這樣的事件,未來是否會(huì)歷史重演呢?事實(shí)上,日前發(fā)表的一項(xiàng)研究指出,氣候變化已經(jīng)導(dǎo)致海洋中的氧氣水平有所下降了,可能會(huì)造成一些海洋生物的滅絕。

伽馬射線暴

就算奧陶紀(jì)大滅絕的起因真的是一次突如其來的全球變冷,那么導(dǎo)致全球變冷的原因又是什么呢?多年來,有多名天文學(xué)家相繼提出,罪魁禍?zhǔn)滓苍S是一次伽馬射線暴。

伽馬射線暴是一種神秘的太空事件,是宇宙中最為猛烈、能量最高的爆炸。天文學(xué)家懷疑它們與極端超新星爆發(fā)事件有關(guān)。不過,我們還從未近距離觀察過伽馬射線暴,因此對它們的了解還不充分。目前為止,我們只在其他星系中探測到過這類事件。

但假如銀河系中真的發(fā)生了一次伽馬射線暴,就很可能造成地球上大量物種滅絕。如果伽馬射線暴對準(zhǔn)了地球方向,哪怕只持續(xù)10秒鐘,也會(huì)至少破壞一半的地球臭氧層。而我們在近幾十年里了解到,哪怕臭氧層只有一小部分遭到破壞,也足以削弱地球的“天然防曬層”,造成嚴(yán)重后果。而如果臭氧層削弱到一定程度,地球食物鏈就會(huì)遭到嚴(yán)重破壞,使得大量物種由此滅絕。

伽馬射線暴會(huì)殺死海洋上層的所有生物,而大氣中一大部分氧氣都是由這些生物貢獻(xiàn)的。此外,伽馬射線還會(huì)使大氣中的氧氣和氮?dú)夥纸?。這兩種氣體再進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為二氧化氮,對陽光起到阻隔作用。這樣一來,整個(gè)地球都將變得暗無天日,冰河時(shí)代也會(huì)隨之到來。

太陽死亡

以上描述的這些場景雖然可怕,但與地球的最終命運(yùn)相比,都顯得不值一提。2021年3月發(fā)表的一項(xiàng)研究指出,無論發(fā)不發(fā)生伽馬射線暴,再過10億年左右,地球上的大多數(shù)生命都將因缺氧而死。

研究人員提出,如今這種富氧大氣并不會(huì)永久維持下去。再過10億年左右,太陽活動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致地球氧氣跌回大氧化事件之前的水平。為確認(rèn)這一點(diǎn),研究人員將氣候模型與生物地質(zhì)化學(xué)模型相結(jié)合,模擬了隨著太陽不斷衰老、釋放的能量越來越多,地球大氣的變化過程。

結(jié)果發(fā)現(xiàn),到了一個(gè)時(shí)間點(diǎn)后,地球大氣中的二氧化碳便會(huì)開始分解,依賴光合作用產(chǎn)生氧氣的植物和微生物將會(huì)隨之死亡。屆時(shí),地球上的氧氣含量將無法繼續(xù)維持人類等動(dòng)物的生存。

這一過程的開始和持續(xù)時(shí)間將取決于多種因素,最短可能只需一萬年。但研究人員指出,對地球而言,這一命運(yùn)終歸是無法避免的。

幸好,人類還有10億年時(shí)間來尋找其他出路。

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