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宇宙射线导致地球每6200万年经历1次物种大灭绝

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发表于 2009-8-19 19:17:22 | 显示全部楼层 |阅读模式

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据外国媒体报道,科学家最近研究发现,太阳系在银河系中的运动以及银河系自身的运动对地球上的生物多样性有着巨大的影响。

堪萨斯大学的两位研究员Mikhail Medvedev和Adrian Melott在前不久举行的美国物理学大会上提出了这项理论。

他们的研究发现,在过去的5.5亿年里,平均每隔6200万年地球上就会经历一次物种的大灭绝。虽然人们对于物种的大灭绝提出了解释,包括火山喷发、彗星撞地球以及海平面的变化等等,但是对于这种周期性的灭绝现象都没有能够提出合理的解释。

而最近堪萨斯大学的研究人员们发现,地球物种的大规模灭绝的周期与太阳系偏离银河系中心的周期有着近乎完美的巧合。Melott说:“当太阳系偏向于银河系北面时,就对应着物种的大灭绝。”

在这些周期间,其中包括一些从化石记录上可以发现的大规模物种灭绝时期,地球上都对应的遭受了高强度的宇宙射线。研究人员称,这种宇宙射线或许能通过引起气候变化或基因突变等方式导致物种大灭绝。

每6200万年就经历一次物种的兴衰期的现象是由加州大学的物理学家Richard Muller和他的学生Robert Rohde一起发现的。

宇宙射线所导致

我们的太阳系穿越圆盘状银河系的复杂周期大约需要2.25亿年。而整个银河系圆盘又在围绕它的热气中心以每秒200公里的速度运转。银河系的运转不像飞盘而是扁平的。

新的理论认为,银河系的北面或前面与其周围的热气摩擦时就会产生宇宙射线。当太阳系上升到银河系上方时,正好与射线源更接近,这样我们的地球就遭受到了更强的宇宙射线。在银河系中心时,太阳系受到强大磁场的保护,但一旦离开了这个中心这种保护就被大大减弱了。

对地球的冲击

Melott说,他的研究小组将他们的模型应用到了现存最大的化石数据上后再次证实了这项6200万年周期性宇宙射线对地球生物多样性的影响。在最新出版的《天体物理学报》中,堪萨斯大学的研究员们提出了各种宇宙射线引起物种灭绝的可能性。

一种可能是宇宙射线与地球大气摩擦产生高能粒子介子,高能介子能产生有害辐射,从而对地球上的生物产生危害。

地球大气化学成分的变化以及臭氧层的损耗也会导致物种的变异。此外,带电粒子还会引起大量的云层覆盖,从而产生气候的变化导致物种灭绝。

不过,研究人员也承认,他们的模型并不适用于所有的物种灭绝现象。例如恐龙的灭绝,就与6200万年的周期不一致。目前,太阳系已经穿过了银河系的中间,正处于上升阶段,这意味着我们将暴露在更强的宇宙射线中,也许就会带来下一次宇宙射线引起的物种大灭绝,不过这也要等到1000万年后。
 
陨石中关键化学物质作证

研究负责人、密苏里—哥伦比亚大学地质学家肯·麦克劳德说:“我们的发现有力地支持单次撞击假设。”

科学家26年前发现罕见化学元素铱在白垩纪时代已存在于地球,而铱是小行星常见的化学组成元素,这让科学家推测白垩纪时小行星撞击地球,把铱带到地球。后来,科学家鉴定出在墨西哥尤卡坦半岛发现的直径约180千米的奇克鲁伯陨石坑也形成于白垩纪,这让科学家认为,陨石坑就是小行星撞击地球的产物。

麦克劳德及其研究人员认为,造成奇克鲁伯陨石坑的单次小行星撞击就是恐龙灭绝的最终谜底所在。他们在距离尤卡坦半岛撞击点约4500千米的大西洋水面下的德梅拉拉海丘上,钻出了5块沉积岩样本进行分析。该海丘是研究人员心中理想的考察地点,因为它距离陨石坑位置适中。如果采样地点太过靠近陨石坑,采样可能因撞击后海啸、地震和塌方等原因无法真实反映当时情况;而如果太远,岩石中含有的撞击证据又会太少。

研究人员说,仅在距今约6500万年的岩层中存在与撞击相关的物质,这些物质在年份更久远或更年轻的岩层中均不存在。这说明小行星撞击地球事件仅发生过一次。

研究人员认为,面宽约10千米的一颗小行星在6550万年前的白垩纪末期撞击地球,形成奇克鲁伯陨石坑,导致恐龙灭绝。

质疑:撞击比灭绝早30万年

美国普林斯顿大学教授格尔塔·凯勒认为,造成奇克鲁伯陨石坑的撞击事件比恐龙灭绝早30万年出现。造成奇克鲁伯陨石坑的撞击事件使地球火山活动频繁,但仅仅造成生态系统失衡,生物体型趋小,而没有造成众多生物灭绝。造成恐龙灭绝的原因是其后发生的大块宇宙岩石撞击地球事件,但这些撞击的证据还没有为科学家发现。

尽管麦克劳德教授说,岩层证据表明没有其他撞击事件发生,但凯勒依然在电子邮件中坚称:“他们的结论太过夸张,经不起仔细考证。”
 
5亿年前,地球上发生了一场空前的灾难,90%的海洋生物惨遭灭绝,陆地上的生物也受到重创。这次大灭绝的原因一直令科学家们感到迷惑不解,此前的推论认为是小行星撞击地球所致。但是新的研究证明,这场灾难的原因可能不是来自太空,而是来自地球自身。这一研究成果发表于2004年12月的《地质学》杂志上。


  由奥地利维也纳大学的克里斯蒂-克布尔领导的国际科学家联合小组在奥地利南部阿尔卑斯山地区和意大利西部的多罗米特(Dolomites)两地采集岩石标本。他们的研究结果可能将掀起有一次关于生物大灭绝问题讨论的高潮。


  克布尔说:“我们在奥地利和意大利采集到了典型的二叠纪末期岩石标本,

  但是分析结果显示,地外行星没有对地球生物灭绝产生重大影响,也就是说,那场大灭绝的原因来自地球。”


  地球的岩石中保留有环境变迁的证据,因为岩石的构成成分会随着外界影响发生改变。小行星和彗星的化学成分与地球有着不同之处,如果它们曾经与地球发生冲撞,那么岩石中一定会留下它们的痕迹。


  在美国和英国同事的帮助下,克布尔确认了岩石标本中所含的铱元素。铱大量存在于小行星、彗星和其他地外物体中。然而,与6500万年前恐龙灭绝时期的岩石样品相比,这次采集到的岩石标本中,铱的含量非常少,而且也没有发现与小行星撞击密切相关的同位素氦-3和锇-187。


  与之相反,研究小组却发现了地质活动的证据。克布尔说:“当大气中二氧化碳的含量很高,海水中氧气含量极低时,少量的铱可能会在海洋缓慢的沉积中形成。而大气中高浓度的二氧化碳很可能来自火山活动。”


  火山的剧烈活动可以导致地球上的陆地出现巨大裂缝,当海水涌入其中之后,火山熔岩一旦再喷发出来就会被马上冷却。在二叠纪的末期,以现在的西伯利亚为中心的地带发生了强烈的火山爆发,喷发出的物质弥漫在大气中,导致了气候模式和海洋循环系统的改变。


  克布尔认为:研究结果证明,那场大灾难的原因不是来自于小行星,大规模和大范围的火山活动释放出大量的烟和二氧化碳,才是真正的“元凶”。
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