新研究称史前生物大灭绝或因「镍雾霾」，镍雾霾是如何形成的？真的能导致大规模灭绝吗？
你提出的这个问题非常有意思，涉及到地球生命史上的一个重大谜团。新研究提到的“镍雾霾”理论，确实是近年学界对一些大规模生物灭绝事件成因的有力推测。我们来深入聊聊这个话题。
什么是“镍雾霾”？它又是怎么形成的？
首先，要明白这里的“镍雾霾”不是我们现在工业时代因为燃烧化石燃料产生的二氧化硫、氮氧化物那种意义上的雾霾。它的来源和性质都更为特殊和宏大。
“镍雾霾”理论的核心在于，大量的镍元素被释放到大气中，并且以某种形式悬浮，最终影响全球气候和生物圈。那么，如此巨量的镍是怎么进入大气的呢？研究指向的是大规模的火山喷发活动，特别是发生在地球深处的地幔柱（mantle plume）活动。
想象一下，我们地球内部并不是一块坚实的实心球。在地幔深处，存在着比周围地幔温度更高、密度更低的炽热岩浆柱，它们会缓慢上升，最终可能会穿透地壳。当这种地幔柱活动异常剧烈时，它会带来地球深部储存的巨量挥发性物质，其中就包括丰富的镍。
这些物质在到达地表时，会引发一系列连锁反应：
1. 岩浆涌动与岩石熔融： 地幔柱的上升会造成地壳的薄弱区域破裂，岩浆大量涌出。这种大规模的岩浆活动，尤其是形成了被称为“大陆溢流玄武岩”（Continental Flood Basalts, CFBs）的地质现象，是关键。比如，印度德干高原（Deccan Traps）和西伯利亚地盾（Siberian Traps）的大规模火山活动，都被认为是与生物大灭绝事件同时期的。
2. 挥发性物质的释放： 这些涌出的岩浆，因为来自地幔深处，会携带巨量的挥发性物质，包括二氧化碳、二氧化硫，以及我们关注的镍。当岩浆喷发到地表形成熔岩流时，这些挥发性物质会随着岩浆一起释放到大气中。
3. 镍的氧化与吸附： 关键在于镍是如何在大气中形成“雾霾”的。火山喷发产生的高温会使得镍以气态或颗粒物的形式存在。一旦接触到大气中的氧气，镍就会被氧化成氧化镍等化合物。更重要的是，这些微小的镍颗粒或氧化镍颗粒，可能会吸附在火山灰尘或其它大气颗粒物上。这些颗粒物作为载体，能够在大气中停留更长的时间，形成一种类似“霾”的状态，但这个“霾”的主要成分是微小的镍化合物颗粒。
所以，“镍雾霾”可以理解为：由剧烈火山活动（特别是大陆溢流玄武岩形成时期）释放到大气中的大量镍化合物颗粒，通过吸附在火山灰等载体上，在大气中形成一种能够长久悬浮并扩散的致灾物质层。
镍雾霾真的能导致大规模灭绝吗？
从理论和现有证据来看，镍雾霾确实具有导致大规模生物灭绝的潜力，而且其机制可能比我们想象的要复杂和广泛：
1. 毒性： 镍本身就是一种过渡金属，虽然某些微量镍对生物体是必需的，但过量的镍化合物，特别是吸入性的细小颗粒，对生物体是有毒的。它可以破坏细胞结构、干扰酶的活性、引起呼吸系统损伤，甚至导致基因突变。对于植物来说，过量的镍会抑制生长，影响光合作用。
2. 遮蔽阳光与气候剧变： 镍颗粒以及附着其上的火山灰，它们具有很强的吸光和反射能力。当这些颗粒在大气中形成浓厚的“雾霾层”时，它们会阻挡大部分的太阳光到达地表。
全球降温（Nuclear Winter Effect）： 阳光被阻挡意味着地表温度会急剧下降，这会导致全球范围内的“小冰期”或更严重的寒冷事件。植物无法进行光合作用，食物链的基础崩溃。
改变大气环流和降雨模式： 阳光吸收的减少会扰乱大气温度梯度，进而改变全球的风场和洋流，可能导致极端天气事件频发，比如长期的干旱或洪水。
3. 海洋酸化与缺氧： 大规模火山喷发释放的二氧化碳也会导致海洋酸化，这会严重威胁海洋生物，尤其是那些有碳酸钙外壳或骨骼的生物（如珊瑚、贝类、浮游生物）。此外，大气中镍颗粒的增加也可能改变海洋的化学环境。一些研究认为，镍可能催化海洋表层有机物的分解，从而消耗氧气，导致海洋缺氧事件，对海洋生物造成毁灭性打击。
4. 臭氧层破坏： 一些火山喷发释放的卤素（如氯、溴）以及微细的火山灰颗粒，理论上也能对平流层的臭氧层造成破坏，增加到达地表的紫外线辐射。虽然镍本身不是直接破坏臭氧层的物质，但与火山喷发的其他成分协同作用，也可能间接影响大气化学。
5. 生态系统级联效应： 以上任何一个因素，单独来看都足以对某些生物造成巨大压力。而当它们同时发生时，会产生强大的级联效应。例如，植物因缺乏阳光和毒性而死亡，食草动物随之饿死，食肉动物也难逃厄运。海洋生物因为酸化和缺氧而大量死亡，依赖海洋生物的生物链也随之瓦解。这种连锁反应最终导致整个生态系统的大规模崩溃，表现为生物大灭绝。
证据支持：
科学界通过对地层中镍含量的分析，发现了一些与大规模灭绝事件高度吻合的“镍峰值”。例如，发生在约2.52亿年前的二叠纪三叠纪大灭绝（被称为“地球历史上的‘大死亡’”，96%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物消失）就被认为与西伯利亚地盾的大规模火山活动有关。地层中发现的镍富集证据，为镍雾霾理论提供了重要的支持。类似的，发生在约6600万年前的白垩纪古近纪大灭绝（恐龙灭绝事件），虽然主要归因于小行星撞击，但同样存在大规模火山活动（印度德干高原）的背景，其镍含量的变化也受到关注。
总而言之，“镍雾霾”理论是一种极具吸引力的解释，它将地球内部的剧烈活动与外部生命的命运紧密联系起来。它不是一个单一的因素导致灭绝，而是火山喷发释放的多种物质（二氧化碳、二氧化硫、镍等）和由此引发的气候、海洋环境剧变，共同作用下的结果，而镍雾霾的形成，则是这个复杂链条中的一个关键环节，它通过直接毒性、遮蔽阳光、气候变化以及可能对海洋化学的影响，对当时的生命造成了毁灭性的打击。
什么是“镍雾霾”？它又是怎么形成的？
首先，要明白这里的“镍雾霾”不是我们现在工业时代因为燃烧化石燃料产生的二氧化硫、氮氧化物那种意义上的雾霾。它的来源和性质都更为特殊和宏大。
“镍雾霾”理论的核心在于，大量的镍元素被释放到大气中，并且以某种形式悬浮，最终影响全球气候和生物圈。那么，如此巨量的镍是怎么进入大气的呢？研究指向的是大规模的火山喷发活动，特别是发生在地球深处的地幔柱（mantle plume）活动。
想象一下，我们地球内部并不是一块坚实的实心球。在地幔深处，存在着比周围地幔温度更高、密度更低的炽热岩浆柱，它们会缓慢上升，最终可能会穿透地壳。当这种地幔柱活动异常剧烈时，它会带来地球深部储存的巨量挥发性物质，其中就包括丰富的镍。
这些物质在到达地表时，会引发一系列连锁反应：
1. 岩浆涌动与岩石熔融： 地幔柱的上升会造成地壳的薄弱区域破裂，岩浆大量涌出。这种大规模的岩浆活动，尤其是形成了被称为“大陆溢流玄武岩”（Continental Flood Basalts, CFBs）的地质现象，是关键。比如，印度德干高原（Deccan Traps）和西伯利亚地盾（Siberian Traps）的大规模火山活动，都被认为是与生物大灭绝事件同时期的。
2. 挥发性物质的释放： 这些涌出的岩浆，因为来自地幔深处，会携带巨量的挥发性物质，包括二氧化碳、二氧化硫，以及我们关注的镍。当岩浆喷发到地表形成熔岩流时，这些挥发性物质会随着岩浆一起释放到大气中。
3. 镍的氧化与吸附： 关键在于镍是如何在大气中形成“雾霾”的。火山喷发产生的高温会使得镍以气态或颗粒物的形式存在。一旦接触到大气中的氧气，镍就会被氧化成氧化镍等化合物。更重要的是，这些微小的镍颗粒或氧化镍颗粒，可能会吸附在火山灰尘或其它大气颗粒物上。这些颗粒物作为载体，能够在大气中停留更长的时间，形成一种类似“霾”的状态，但这个“霾”的主要成分是微小的镍化合物颗粒。
所以，“镍雾霾”可以理解为：由剧烈火山活动（特别是大陆溢流玄武岩形成时期）释放到大气中的大量镍化合物颗粒，通过吸附在火山灰等载体上，在大气中形成一种能够长久悬浮并扩散的致灾物质层。
镍雾霾真的能导致大规模灭绝吗？
从理论和现有证据来看，镍雾霾确实具有导致大规模生物灭绝的潜力，而且其机制可能比我们想象的要复杂和广泛：
1. 毒性： 镍本身就是一种过渡金属，虽然某些微量镍对生物体是必需的，但过量的镍化合物，特别是吸入性的细小颗粒，对生物体是有毒的。它可以破坏细胞结构、干扰酶的活性、引起呼吸系统损伤，甚至导致基因突变。对于植物来说，过量的镍会抑制生长，影响光合作用。
2. 遮蔽阳光与气候剧变： 镍颗粒以及附着其上的火山灰，它们具有很强的吸光和反射能力。当这些颗粒在大气中形成浓厚的“雾霾层”时，它们会阻挡大部分的太阳光到达地表。
全球降温（Nuclear Winter Effect）： 阳光被阻挡意味着地表温度会急剧下降，这会导致全球范围内的“小冰期”或更严重的寒冷事件。植物无法进行光合作用，食物链的基础崩溃。
改变大气环流和降雨模式： 阳光吸收的减少会扰乱大气温度梯度，进而改变全球的风场和洋流，可能导致极端天气事件频发，比如长期的干旱或洪水。
3. 海洋酸化与缺氧： 大规模火山喷发释放的二氧化碳也会导致海洋酸化，这会严重威胁海洋生物，尤其是那些有碳酸钙外壳或骨骼的生物（如珊瑚、贝类、浮游生物）。此外，大气中镍颗粒的增加也可能改变海洋的化学环境。一些研究认为，镍可能催化海洋表层有机物的分解，从而消耗氧气，导致海洋缺氧事件，对海洋生物造成毁灭性打击。
4. 臭氧层破坏： 一些火山喷发释放的卤素（如氯、溴）以及微细的火山灰颗粒，理论上也能对平流层的臭氧层造成破坏，增加到达地表的紫外线辐射。虽然镍本身不是直接破坏臭氧层的物质，但与火山喷发的其他成分协同作用，也可能间接影响大气化学。
5. 生态系统级联效应： 以上任何一个因素，单独来看都足以对某些生物造成巨大压力。而当它们同时发生时，会产生强大的级联效应。例如，植物因缺乏阳光和毒性而死亡，食草动物随之饿死，食肉动物也难逃厄运。海洋生物因为酸化和缺氧而大量死亡，依赖海洋生物的生物链也随之瓦解。这种连锁反应最终导致整个生态系统的大规模崩溃，表现为生物大灭绝。
证据支持：
科学界通过对地层中镍含量的分析，发现了一些与大规模灭绝事件高度吻合的“镍峰值”。例如，发生在约2.52亿年前的二叠纪三叠纪大灭绝（被称为“地球历史上的‘大死亡’”，96%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物消失）就被认为与西伯利亚地盾的大规模火山活动有关。地层中发现的镍富集证据，为镍雾霾理论提供了重要的支持。类似的，发生在约6600万年前的白垩纪古近纪大灭绝（恐龙灭绝事件），虽然主要归因于小行星撞击，但同样存在大规模火山活动（印度德干高原）的背景，其镍含量的变化也受到关注。
总而言之，“镍雾霾”理论是一种极具吸引力的解释，它将地球内部的剧烈活动与外部生命的命运紧密联系起来。它不是一个单一的因素导致灭绝，而是火山喷发释放的多种物质（二氧化碳、二氧化硫、镍等）和由此引发的气候、海洋环境剧变，共同作用下的结果，而镍雾霾的形成，则是这个复杂链条中的一个关键环节，它通过直接毒性、遮蔽阳光、气候变化以及可能对海洋化学的影响，对当时的生命造成了毁灭性的打击。
网友意见
题目从西伯利亚“超级火山”喷发一下子“进而”到“全球变暖、紫外线照射、海洋酸化和缺氧”，属于“勇者提着剑出了门，十年后打倒了魔王”，中间省略了勇者刷到99级的过程。这个“镍雾霾”（含镍气溶胶）和之前其他研究人员提出的“岩浆解放近海可燃冰”是试图描述那省略的过程。这样做的主要原因是“单纯讨论巨大规模的火山爆发，似乎不足以造成如此大规模的气候灾害”。
2017年便有研究人员讨论过含镍气溶胶的产生问题。镍是非挥发性的，通常保留在岩浆矿物深处，但岩浆中的气泡有概率将镍硫化物液滴带到岩浆表层、随大规模喷发抵达平流层，由此产生含镍气溶胶[1]。
含镍气溶胶不是靠简单的化学作用或“遮挡阳光”去参与大规模物种灭绝。镍是生物必需的痕量金属元素，可能要靠产甲烷古菌爆炸性增长来引起海水缺氧、海洋无机碳储量指数增长，该气溶胶在陆地上的沉降不利于植物的光合作用与呼吸作用，可导致植物大量死亡，再与喷发释放的大量二氧化碳、甲烷共同作用——这不一定是最后的解释，更不是题目所称的什么“罪魁祸首”，作者原文是“西伯利亚大火成岩省喷发产生的含镍气溶胶可能是二叠纪末生命大灭绝的重要因素”。
问：你对大灭绝有什么认识？
答：我已经多次谈论过“五次大灭绝”之类二十世纪八十年代模因和“全新世大灭绝/人类世大灭绝”，你可以参照：
参考
- ^ Le Vaillant, Margaux et al "Role of degassing of the Noril’sk nickel deposits in the Permian–Triassic mass extinction event." Proceedings of the National Academy of Sciences 114.10 (2017): 2485-2490. Web. 12 April. 2021.https://doi.org/10.1073/pnas.1611086114
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