地球生命最终可能会以何种形式终结

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发布时间:2021-05-12 07:10

北京时间 5 月 11 日消息,一些科学家指出,地球上最早的生命诞生于约 40 亿年前。当时,地球还在接连不断地遭受太空巨石的轰击,但这些生命却坚强地延续了下来。地球历史上曾发生过各式各样的大灾难,每一次都如同末日降临。超新星爆发、小行星撞击、大规模火山喷发、突发性气候变化…… 这些灾难杀死的生命不计其数。在几次大规模灭绝事件中,当时的大部分物种甚至都被抹除一空。

然而,生命最终总能卷土重来。地球上总会出现新的物种,再开始一次新的循环。

那么,究竟怎样才能彻底除去地球上的所有生命呢?虽然人类的脆弱也许超乎我们的想象,但要使整个地球变成一片不毛之地,其实并没那么容易。不过,本文中列出的几种情况倒是有可能使地球上的所有生命彻底灭绝。并且其中最后一种或许真的无法避免。

小行星撞击

6600 万年前,一颗足有一座城市那么大的小行星击中了墨西哥湾,宣告了恐龙的末日,当时地球上的其它生物也几乎被尽数抹去。尽管当时人类的祖先尚未诞生,但这次撞击也许堪称人类历史上最重要的一次事件。假如没有这次小行星撞击,恐龙也许一直都会是地球的霸主,其它哺乳动物都只能在它们的阴影下苟且偷生。

▲小行星撞击地球时会释放出惊人的能量

然而,在这种随机事件中,人类不可能永远是赢家。未来也可能会有一颗小行星,以同样轻松的方式杀死地球上的所有人类。幸运的是,这种情况在短期内不大可能发生。从地质记录来看,地球遭受大型小行星撞击的频率大约是每 1 亿年一次。不过,较小的小行星撞击倒是时有发生。甚至有证据表明,在过去几千年里,就有些人死于陨石撞击。

但地球遭到大型小行星撞击、导致所有生命灭绝的概率究竟有多大呢?2017 年发表在《自然》期刊上的一项研究指出,要想造成这种结果,这颗小行星必须大到一定程度才行。要想杀死地球上的所有生命,需要将所有海水煮沸、烧干。只有太阳系中最大的小行星(比如帕拉斯和灶神星)才能做到这一点。有证据显示,地球在形成早期曾遭到过一颗名叫忒伊亚的大型小行星的撞击。不过就目前来看,地球与这类大型天体相撞的几率还是微乎其微的。

缺氧而死

下面这种情况发生的可能性比前一种稍高一些。在展开介绍之前,我们先来回溯一下久远的历史。

将近 25 亿年前,地球经历了一段名叫“大氧化事件”的时期。由于蓝藻突然增多,大气中的氧气大量增加。自此之后,多细胞生物才得以在地球上存活,像人类这样的生物也有了呼吸的能力。

▲图为地球上最早的节肢动物之一、三叶虫的化石。三叶虫在奥陶纪一度称霸过全世界

然而,大约 4.5 亿年前,地球上最严重的灭绝事件之一 —— 晚奥陶纪大灭绝发生了。原因可能就是当时的氧气水平突然下降,并且持续了几百万年之久。

但为何会发生这种极端情况呢?在奥陶纪期间,地球上的各个大洲全都连为一片,名叫冈瓦纳大陆。当时地球上的大部分生命仍然生活在海洋中,但陆地上已经开始有植物出现了。在奥陶纪末期,地球气候突然发生了一次巨变,导致这片超级大陆全部为冰川所覆盖。抛开别的不谈,光是全球气温的骤然降低,就足以导致许多物种消失了。

接下来,随着全球氧气水平骤跌,地球生物又经历了第二波大灭绝。科学家在全球各地收集的海床样本中,都可以找到这次巨变的证据。一些研究人员认为,当时的冰川导致海洋的分层发生了根本性变化,而各层海水的温度和氧气浓度都有所区别。但至于造成此次氧气大幅度减少的确切原因,仍需开展进一步探讨。

无论原因如何,当时地球上超过 80% 的物种都在奥陶纪大灭绝中消失了。

既然过去发生过这样的事件,未来是否会历史重演呢?事实上,近日发表在《自然通讯》上的一项研究指出,气候变化已经导致海洋中的氧气水平有所下降了,可能会造成一些海洋生物的灭绝。

伽马射线暴

就算奥陶纪大灭绝的起因真的是一次突如其来的全球变冷,那么导致全球变冷的原因又是什么呢?多年来,有多名天文学家相继提出,罪魁祸首也许是一次伽马射线暴。

伽马射线暴是一种神秘的太空事件,是宇宙中最为猛烈、能量最高的爆炸。天文学家怀疑它们与极端超新星爆发事件有关。不过(谢天谢地),我们还从未近距离观察过伽马射线暴,因此对它们的了解还不充分。目前为止,我们只在其它星系中探测到过这类事件。

▲图中描绘的伽马射线暴也许源自于双恒星系统

但假如银河系中真的发生了一次伽马射线暴,就很可能造成地球上大量物种灭绝。如果伽马射线暴对准了地球方向,哪怕只持续 10 秒钟,也会至少破坏一半的地球臭氧层。而我们在近几十年里了解到,哪怕臭氧层只有一小部分遭到破坏,也足以削弱的地球“天然防晒层”,造成严重问题。而如果臭氧层削弱到一定程度,地球食物链就会遭到严重破坏,使得大量物种由此灭绝。

伽马射线暴会杀死海洋上层的所有生物,而大气中一大部分氧气都是由这些生物贡献的。此外,伽马射线还会使大气中的氧气和氮气分解。这两种气体再进一步转化为二氧化氮,对阳光起到阻隔作用。这样一来,整个地球都将变得暗无天日,冰河时代也会随之到来。

太阳死亡

以上描述的这些场景虽然可怕,但与地球的最终命运相比,都显得不值一提。今年 3 月发表在《自然地球科学》上的一项研究指出,无论发不发生伽马射线暴,再过 10 亿年左右,地球上的大多数生命都将因缺氧而死。

▲随着太阳不断衰老,释放出的能量越来越多,最终可能会将地球大气中的氧气清除一空

研究人员提出,如今这种富氧大气并不会永久维持下去。再过 10 亿年左右,太阳活动就会导致地球氧气跌回大氧化事件之前的水平。为确认这一点,研究人员将气候模型与生物地质化学模型相结合,模拟了随着太阳不断衰老、释放的能量越来越多,地球大气会经历怎样的变化。

结果发现,到了一个时间点后,地球大气中的二氧化碳便会开始分解,依赖光合作用产生氧气的植物和微生物将会随之死亡。届时,地球上的氧气含量将无法继续维持人类等动物生存。

这一过程的开始和持续时间将取决于多种因素,最短可能只需一万年。但研究人员指出,对地球而言,这一命运终归是无法避免的。

幸好,人类还有 10 亿年时间来寻找其它出路。

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