揭秘地球物种大灭绝的多种原因,人类未来就面临那种地球物种大灭绝!?
科学家认为,涅墨西斯在距太阳约1.5光年的轨道上运行,它的引力会对奥尔特云造成干扰。奥尔特云位于冥王星轨道之外,分布在距太阳0.8光年到3光年之间,由各种冰状天体构成,在太阳的引力作用下,松散地聚集在一起。奥尔特云是“长周期彗星”的发源地,这些彗星每隔几百年、或者更长时间,便会返回太阳系内部一次。
涅墨西斯可能是一颗体积较小的恒星,也许是一颗红矮星或褐矮星,比木星这样的巨行星大不了多少。因此它从未被我们发现过。即使用最强大的望远镜,也难以在这么远的距离上观测到它。但涅墨西斯理论还不止存在这一点问题。在2010年发表的一项研究中,堪萨斯大学的天体物理学家艾德里安·米劳特(Adrian Melott)以及华盛顿史密森尼学会的理查德·班巴奇(Richard Bambach)利用最新数据,重新分析了化石记录。他们证实了大规模物种灭绝每隔2700万年便会发生一次。但他们指出,这一规律“太过规律”,与涅墨西斯理论并不契合,因为像涅墨西斯这么遥远的矮恒星肯定会受到附近的其它恒星干扰,所以彗星的光临不可能这么有规律性。
地球物种大灭绝的研究
也许导致大规模物种灭绝的罪魁祸首并不是太阳的伴星,而是另一颗行星。1985年,惠特迈尔和同事约翰·马蒂斯(John Matese)提出,在海王星之外,也许还有一颗相对较小的岩质行星在太阳系中旋转,质量约为地球的五倍。这颗行星会将彗星吸引过来,只不过这些彗星并非来自奥尔特云,而是来自附近的柯伊伯带。柯伊伯带是位于太阳系边缘的另一条冰岩带,冥王星和卫星卡戎都是其中的一员。这颗假想中的行星被惠特迈尔和马蒂斯称作“X行星”(Planet X)。
虽然这颗行星就坐落在太阳系中,而且比地球还大,但我们完全有可能观测不到它。在新视野号探测器去年抵达冥王星和卡戎之前,这两个天体在我们眼中一直是两个模模糊糊的影子。直到现在,我们才逐渐识别出了柯伊伯带中一些其它的大型天体。如果行星X表面黯淡、反射率低的话,就很可能躲过我们的搜查。
此外,天文学家在今年一月份提出,太阳系中也许还有第九大行星,轨道同样位于海王星之外,而质量约为地球的10倍。此前人们在观察柯伊伯带中的可见天体时发现,它们似乎受到了一股看不见的力的影响。上述假说便是受了这一观测结果的启发。
若该行星真的存在,它的作用也许不同于X行星。而这也说明我们并不清楚太阳系的边缘究竟是怎样一番情形。惠特迈尔目前就职于阿尔堪萨斯大学,他对X行星假说做了进一步研究。2015年,他通过研究说明,这一假设符合米劳特和班巴奇观察到的、2700万年的物种灭绝周期。并且他还提出,另一颗类似的天体“Y行星”可以为化石记录中的另一项规律提供解释。
地球物种大灭绝的猜想
这一规律是理查德·穆勒和罗伯特·罗德(Robert Rohde)于2005年提出的。他们发现,海洋生物的多样性每隔6200万年便会出现一次波动,这也许是由物种灭绝速率的变化、或新物种诞生速率的变化所引起的。米劳特称,由“看不见”的行星引发的周期性彗星撞击看似能解释这些规律,但这些规律也可能是由其它更为遥远的宇宙事件引发的。2007年,米劳特和同事米哈伊尔·梅德韦杰夫(Mikhail Medvedev)提出,这个6200万年的变化规律或许与太阳系穿越银河系时的一个特殊现象有关。
宇宙中能够导致地球物种灭绝的威胁更多
银河系的形状类似一个圆盘。它在旋转时,太阳便会在银河系平面上上下起伏,穿过太阳系、到达地球的宇宙射线数量也就会随之变化。宇宙射线由高能亚原子粒子构成,如质子和电子等。科学家认为,它们是在高能量的天文事件中产生的,有些可能来自于超新星爆发,有些则发源于其它星系中央的黑洞。它们会对地球的环境造成多种影响,因此也会干扰生物的进化。宇宙射线是有害的。它们与空气中的分子相撞时,会释放出大量能够导致DNA变异的粒子。这通常对生物无益。但轻微的变异却能为自然选择提供更多变数,使生命变得更加多样化。
宇宙射线还能改变大气层的化学组成。它们可能会产生带电粒子,影响云的形成,从而改变地球气候。它们还可能破坏臭氧层,使地球暴露在有害的紫外线照射之下。由于许多宇宙射线来自于银河系中的超新星爆发,随着太阳系在银河系中上下起伏,地球照射到的宇宙射线数量便会不断改变,地球上的生命也会受到影响。但奇怪的是,这些效应只在海洋生物化石上有所体现。你可能会认为,海洋生物应当比陆地生物受到了更多的保护才对。
甚至连米劳特现在也认为这一假说无法解释6200万年的循环规律。他在2011年提出,这一现象也许是由地球本身的地质构造引发的,或许与板块活动变化有关。米劳特和同事指出,海洋沉积岩的成分变化也体现出了这一规律。这或许与板块运动导致的山脉堆积和侵蚀的速率有关。此外,致命的宇宙射线也可以解释化石的变化。虽然我们一直处于低水平的宇宙辐射照射下,但如果超新星距地球过近的话,一次爆发所释放的粒子便会产生致命性的后果。
地球物种大灭绝理论
超新星爆发随时可能发生,一瞬间的亮度会使整个星系黯然失色。每年我们都会在其它星系中观测到超新星爆发,但在银河系中,已知最近的一次发生在约140年前。1572年,银河系中也发生了一次超新星爆发,并且亮度十分惊人,仅靠肉眼便可观测到。天文学家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)亲眼目睹了这一事件。
“第谷超新星”距太阳系足有7500光年之遥,不会构成任何威胁。但如果这样的爆炸发生在太阳系附近,事情就麻烦了。地球不仅会遭受大量高能粒子的攻击,还会受到致命的X射线和伽马射线的照射。
那么,这样的事情可曾发生过呢?据估计,要对地球造成这样的灾难性打击,超新星需处在方圆30光年的范围内。但这一区间内的恒星数量很少。不过,2002年的一项研究指出,在过去的1100年间,有20次超新星爆发发生在距地球420光年的范围之内,有些距我们只有130光年。这些事件可能会在化石记录上留下痕迹。沉积岩中肯定是有迹可循的。超新星爆发会将恒星的外层物质抛入宇宙中,包括一些地球上十分稀有的原子。
铁60便是这样的原子之一。地球上不存在自然形成的铁60。1999年,物理学家在深海的一处已有500万年历史的地质构造中发现了大量铁60。月球“土壤”中同样富含铁60,它们似乎来自320光年之外的两次超新星爆发,一次发生在700万年前,另一次则发生在200万年前。而在地球化石记录中留下了痕迹的似乎是其中的第二次。
解密地球物种大灭绝
在今年八月发表的一项研究中,慕尼黑理工大学的天体物理学家肖恩·毕肖普(Shawn Bishop)和同事们报告称,他们在氧化铁化石中发现了铁60。这些氧化铁晶体最初是由细菌制造出来的,它们会利用磁性氧化铁,使自身排列方向与地球磁场保持一致。铁60出现在这些海洋沉积物化石中的时间约为260万至280万年前。
地球上的生命也可能受到了超新星爆发的影响。由于这些X射线与伽马射线来自极其遥远的地方,本身并不会造成直接威胁。“它们无法穿透地球大气层,因此无法直接导致生物绝育、或大规模物种灭绝。”但毕肖普指出,这些射线可能会破坏地球臭氧层,从而造成间接威胁。“臭氧层被削弱之后,太阳产生的紫外线便会照射到地球表面,导致生命受到伤害。”
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