集群滅絕指的是那些在地質時間尺度上很短一段時間里，絕大部分生命被完全抹去的事件。在地球的生命史上，集群滅絕反復出現。除了眾所周知的五次著名的大滅絕事件之外，已知的集群滅絕事件其實還有十幾次。

地球生命歷史上的五次大滅絕事件，和疑似正在發生的第六次大滅絕。（圖／原理）

公認的第五次大滅絕、也是最著名的一次集群滅絕，就是白堊紀 - 古近紀（K-Pg）滅絕事件，它大約發生在 6600 萬年前的白堊紀末期，殺死了恐龍以及當時地球上 70% 的生命。

通常認為，在這次滅絕事件中，一顆十幾千米大的隕石撞上了地球，落向今天的墨西哥尤卡坦半島，給地球留下了一道深深的疤痕，也就是希克蘇魯伯撞擊坑。

然而，一項新研究認為，大多數集群滅絕都有一個共同點：它們都發生在會噴出大量火山熔巖和有毒氣體，時間長達數十萬年甚至百萬年的"超級噴發 " 事件之后。著名的 K-Pg 滅絕事件也不例外。

在過去 5.4 億年中（顯生宙），五次最大的集群滅絕中的四次，以及其他一些更小的、但仍波及全球的集群滅絕，都與產生大火成巖省的主要熔巖事件相關。這一結果也證實了許多地質學家多年來的懷疑。研究已發表在《美國國家科學院院刊》上。

數千年來反復噴發的影響

集群滅絕事件背后的原因一直是科學界爭論的焦點。以 K-Pg 滅絕事件為例，雖然許多科學家認為，隕石撞擊是這背后的罪魁。但地質學家后來發現，在此次撞擊之前，地球上實際上已經出現了長時間的噴發，并留下了被稱為德干暗色巖的溢流玄武巖。長期的噴發會排放大量二氧化硫，使地球冷卻，并導致可以在這些化石記錄中尋到蹤跡的集群死亡。

一些研究人員認為，集群滅絕和溢流玄武巖事件之間存在的相關性是顯而易見的。在這項新研究中，一組研究人員找到了一個新的切入點來研究這個問題。他們仔細研究了噴發的實際速率，這一速率可能與改變氣候的氣體被注入大氣的速率有關。通過分析來看，研究人員發現，這一速率的確非常重要。

在這項研究中，他們調查了大火成巖省，它指的是包含超過 100000 立方千米的巖漿的火成巖區域。可以做一個對比，1980 年美國華盛頓州圣海倫斯火山噴發，涉及的巖漿量還不到 1 立方千米。

德干暗色巖（圖／Wikipedia）

德干暗色巖就是大火成巖省的一個例子，這里層疊的熔巖流呈現類似階梯狀的結構，它在 100 萬年的時間里噴發，噴出的熔巖流至少 500 千米的距離，有些地方近 2 千米厚。而這些大型火山噴發產生的階梯狀的巨大火成巖區域，似乎在時間上與集群滅絕和其他重要的氣候和環境事件相一致。

團隊將現有的對溢流玄武巖噴發的最佳估計，與地質記錄中物種快速死亡的時期進行比較。為了證明這種相關性不僅僅是偶然的，他們還檢查了噴發是否與隨機產生的模式一樣，并以一億個類似模式重復，隨后確定，噴發和滅絕之間的相關性是隨機的可能性僅為百分之一。

可以這么理解，雖然很難確定某次特定的火山噴發是否導致了某次特定的集群滅絕，但這項結果讓科學家很難忽視火山活動在滅絕中的作用。

研究人員介紹，就噴發速率而言，似乎有一個閾值，超過這個閾值，就會出現集群滅絕，低于這個閾值，可能會出現一些輕微的氣候擾動，但不會出現滅絕地球上一半生命的情況。

比如，在白堊紀和古近紀之交，無論是否發生撞擊事件，都很有可能會發生某種程度的集群滅絕，德干暗色巖的噴發，幾乎注定了 K-Pg 滅絕事件的發生。當然，撞擊無疑讓事情變得更糟了——隕石給了地球生命最后的致命一擊。

地球歷史的故事

溢流玄武巖噴發在地質記錄中并算不常見。上一次規模相當但明顯更小一些的噴發，發生在約 1600 萬年前的太平洋西北地區，產生了哥倫比亞河玄武巖省。噴發伴隨著大量二氧化碳的釋放，二氧化碳使大氣變暖，而二氧化硫則使大氣變冷。

最近的證據表明，導致集群滅絕的冷卻往往發生在變暖之后，因為二氧化碳在巖漿中的溶解度比硫磺低，所以會首先被排放出來。

對溢流玄武巖事件的時間的更準確估計，是提供更好的噴發速率估計的關鍵，這使得這項研究得以進行。目前，科學界得出這類定量結論的能力，一直受到高精度地質年代學數據的限制。因此，這也是地質年代學的重要性的一個典型案例。

我們對地球歷史的故事仍然知之甚少，未來或許還有更多手段幫助我們回溯過去的時光。