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逾 4.6 億年前小行星灰塵或曾致地球冷化 學者警告類似人工方法改變氣候影響深遠

2019/9/19 — 14:54

面對越加嚴重的全球暖化,地球工程學家一直都希望找方法緩減暖化速度,其中一個建議是噴灑灰塵於大氣中反射陽光。最新刊於《科學進展》的研究則指, 4.66 億年前一顆小行星曾碎裂成碎片,其灰塵曾籠罩大氣層,並令地球進入冰期,而此後更觸發生命大爆炸。

如果研究正確,可能更鼓勵地球工程學家噴灑灰塵緩減暖化,但做法可能會造成意想不到的後果,因此一直備受爭議。領導研究的瑞典隆德大學地質學家 Birger Schmitz 向《科學》表示,研究亦可能引起學界更大型爭拗。

縱觀全球找到的衰變同位素比例,顯示這些灰塵都來自一次於 4.66 億年前在火星外小行星帶發生的撞擊。據模型估計,該小行星約有 150 公里長,撞擊後造成的碎片與灰塵都進入了太陽系內部,部份灰塵更仍然不斷散落到地球上。

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Schmitz 的團隊在瑞典南部一個石灰石採礦場發現到大量的碎片,當地自 1990 年代起已發現超過 100 塊隕石碎片化石,其發現地層正正屬上述小行星撞擊後不久的年代。

該些隕石在早期生命興起時出現,當時地球已演化出主要動物群體,但在 4.88 億年前的奧陶紀大輻射 (Ordovician Radiation) 期間,海洋動物生物多樣性增加了一倍甚至三倍:由微生物建造的礁生態系統變成最初的珊瑚礁,三葉蟲變得更大,如鸚鵡螺的觸手捕食者亦變得多樣化,大部分無魚的海洋也有其蹤影。 2008 年, Schmitz 已指小行星分裂可能是奧陶紀大輻射的原因,並指其碎片撞擊地球製造了新的生態位 (Ecological niche) 讓新物種演化。

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不過當時這個提議並無在學界流行,部分原因是未有發現碰撞後出現的大型撞擊坑。相反,一些古生物學家為奧陶紀大輻射提供了另一說法:同時發生的冰期候海水變冷,令更多氧可融入水中,為生命演化提供動力,而隨著水凍結成冰川,海水水位下降使各個淺海被隔離,為不同物種創造更多生態位 。

Schmitz 的團隊現時認為,該次小行星分裂在太空中和大氣層中形成大量塵埃將陽光反射,為地球帶來了冰期形成不少冰層。團隊除了在瑞典南部的採礦場外,也在瑞典和俄羅斯其他地方發現同期石灰岩層中有小型外星顆粒,一些更幼細灰塵中的同位素鋨 (osmium) 也可顯示其來自外太空。 Schmitz 補充指這些灰塵都在海水水位下降時出現,所有事情頓時被連起來。

美國古生物學家 Rebecca Freeman 指兩者出現的時機完美,雖然無法解答所有問題,但肯定將不少觀察到的事情結合起來。

亞利桑那大學地球化學家 Peter Reiners 則認為,如果曾有小行星塵埃落入地球,會將鐵帶到全球海洋之中,並以另一方式使氣候變冷:塵埃會滋養以光合作用製造能量的微生物,並從大氣中吸收二氧化碳,而當牠們死亡並沉積至海底時,牠們吸收的大部分碳將被埋在地底,進一步冷卻地球。

研究的發現類似現代地球工程學家提出的做法。 2012 年的一項研究評估了將小行星拖曳到地球與太陽之間的重力穩定點,並將之磨掉部份位國,將其塵埃留在太空中並遮蔽地球。當時研究人員發現,一顆闊 32 公里的小行星 1036 可以製造出足夠大的塵埃團,阻擋 6.6% 陽光,遠遠超過學界認為要限制氣溫上升逾 2°C 所需的減少 1.7% 陽光。另外,亦曾有人提出在海洋加入更多鐵滋生更多微生物對抗氣候變化。

加州大學柏克萊分校古生物學家 Seth Finnegan 未被這份新研究說服,他期望有更多全球小行星灰塵證據,以及降溫和生物多樣性訊號證明說法。他又認為團隊應模擬小行星分裂會產生多少灰塵,並如何影響氣候。 Schmitz 回應時則指,團隊正在中國中部尋找這些灰塵。

Finnegan 補充,如果證明到這些小行星灰塵確實對奧陶紀產生如此深遠的影響,人類試圖以類似方式影響氣候,後果可能非常嚴重。

來源:
Science, Veil of dust from ancient asteroid breakup may have cooled Earth, 18 September 2019

報告:
Schmitz, B., Farley, K.A., Goderis, S. & et al. (2019). An extraterrestrial trigger for the mid-Ordovician ice age: Dust from the breakup of the L-chondrite parent body. Science Advances 18 Sep 2019: Vol. 5, no. 9, eaax4184. DOI: 10.1126/sciadv.aax4184

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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