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新型计算机分析表明火山活动导致恐龙灭绝，而非小行星撞击
几十年来，科学家围绕小行星撞击还是大规模火山爆发导致6600万年前恐龙统治时代结束这一问题展开了激烈论战。约三分之四的地球生命，包括所有非鸟类恐龙，在那个时期灭绝，这对白垩纪的结束造成了剧烈影响。
现在，研究人员设计了一种新的方法来确定真正导致恐龙灭绝的元凶:让计算机来分析这个问题。
这项计算工作的结果表明，德干火山喷发产生的大量气体本身就能够导致这次灭绝事件，研究团队在9月29日的《科学》杂志上报告说。这些火山喷发持续了大约100万年，将大量充满气体的熔岩喷洒在现今印度西部区域。
达特茅斯大学计算地质学家Alexander Cox说:“我们的目标不是从‘让我们责怪火山并解释原因’或‘让我们责怪小行星并解释原因’的角度出发，而是尽可能少的人为输入或偏见。”
他们的思路是从犯罪现场的证据逆向工作。科学家手里确实有烟囱:钻探得来的深海沉积物芯中包含地质数据，指向致命的大气层气体爆发，特别是温室气体二氧化碳和导致海洋酸化的二氧化硫。
但是Cox说，这些气体可能来源于小行星撞击，因为它会烧毁地表岩石，也可能来源于德干火山喷发。
以前理解气体来源的努力集中在时间顺序上，检查德干火山喷发期间熔岩流动的脉冲，Cox说。但是“我们只能对最初熔岩中的气体量做出最佳猜测。” 例如，估计的熔岩中二氧化碳浓度的变化范围达到一个数量级。 “所以这就是为什么我们从气体排放而不是熔岩流动的角度来处理这个问题。”
为了区分每一个潜在元凶的相对贡献，Cox和达特茅斯大学地质学家C. Brenhin Keller使用了一种称为马尔可夫链蒙特卡洛方法的统计模型。这种方法有系统地考虑不同气体排放场景的概率，随着模拟结果越来越接近地质观测结果而逐步收敛到可能的解决方案。
使研究人员的方法特别强大的是，他们利用128个不同的处理器并行运行场景，Cox说。 “所有处理器在每次模型运行结束时进行比较，就像同学比较答案。” 这种并行计算意味着本来需要一年的计算只用了几天。
Cox和Keller使用的数据是从三个钻探进入6700万年前到6500万年前深海沉积物的芯中收集的。在这些沉积物中有浮游生物，它们的碳酸盐壳体包含不同同位素或形式的碳和氧。 壳体的化学成分记录了形成时的海洋化学成分，因此可以用作代用指标来推断过去的全球温度以及当时有多少生物在海洋中繁荣生息，以及大气层、海洋和陆地之间的碳移动量。
计算机模拟确定，仅来自火山活动的大气排放气体量就足以解释钻探芯中浮游生物数据所确定的温度变化和碳循环变化。
至于在现在墨西哥地区形成的巨大奇异湖坑洞的小行星撞击，分析发现它可能没有产生大量二氧化碳或二氧化硫。
但是许多科学家尚未被这些发现说服，它们提供了这个长期复杂问题的最终答案。 密歇根大学安娜堡分校地球化学家Sierra Petersen说:“这是解决这个问题的优雅方式。” 以这种方式建模“提供找到共识解决方案的自由，同时考虑多个代用记录。然而，与任何模型一样，输出取决于输入。”
Petersen指出，浮游生物壳体不是古代温度的理想代用品:浮游生物壳体中的氧同位素比率不仅会因温度改变，还会因海水组成改变。 使用不同的温度代用品可能会导致模型再现不同的气体释放模式，Petersen说。
至于导致生物大灭绝的元凶，她补充说:“认为这项研究表明撞击没有导致灭绝，这有点跳跃性结论。我认为他们的研究表明撞击可能没有与大量气体释放相关。” 但小行星撞击仍可能对地球环境产生其他致命影响。
实际上，康涅狄格大学斯托尔斯分校古气候学家Clay Tabor说:“这项研究探讨的二氧化碳和二氧化硫排放只是奇异湖坑洞撞击导致的许多破坏性影响中的一部分。”
这其中还包括撞击造成的岩石粉碎所卷起的大量煤烟和尘埃。此前的研究表明，这种尘埃可能将到达地球表面的阳光减少多达20%，导致致命的寒冬，迅速杀死植物并破坏栖息地。
此外，根据这项新研究基于浮游生物壳体中的碳同位素数据，小行星撞击对灭绝后百万年地球碳循环没有长期影响。但是与撞击时期对应的这些生物丰度急剧下降。Tabor说:“奇异湖撞击导致的变化速率可能对生命造成影响。”
“跨越这次灭绝事件的许多地球化学记录，以及这项建模工作，都无法很好地捕捉到与奇异湖撞击相关的变化速率”，他说。“尽管德干火山喷发释放的二氧化碳和二氧化硫总量可能更多，但撞击几乎是瞬间完成了气体释放。” 因此Tabor说，即使小行星撞击释放的气体总量更少，其释放的迅速性也可能同样具有毁灭性后果。
本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。