南安普頓大學的科學家們發現，兩個強烈的火山爆發期引發了全球變冷和海洋中氧氣水平下降時期，而這造成了地球歷史上最嚴重的大規模滅絕之一。研究人員通過跟來自奧爾登堡大學、利茲大學和普利茅斯大學的同事合作研究了在約4.5億年前的極端環境變化時期火山灰和熔岩對海洋化學的影響。
他們的研究結果發表在《Nature Geoscience》雜誌上。
這一時期帶來了強烈的行星冷卻，最終導致了冰川運動和重大的“晚奧陶紀大滅絕”。這次大滅絕導致居住在海洋中的約85%的物種消失，並重塑了地球上生命的進化過程。
這項研究的論文第一作者Jack Longman表示：“有人認為，全球變冷是由輸入海洋的磷的增加驅動的。磷是生命的關鍵元素之一，決定了像藻類這樣的微小水生生物能夠利用光合作用將二氧化碳（CO2）轉化為有機物的速度。”這些生物體最終會沉澱到海底並被掩埋，並最終降低了大氣中的二氧化碳水平然後導致冷卻。
“未解決的難題是，為什麼冰川和滅絕在這個時候分兩個不同的階段發生，相隔約1000萬年，”南安普頓大學副教授、該研究的共同作者Tom Gernon博士指出，“這需要某種機制來推動磷的供應，這很難解釋。”
研究小組發現，在全球範圍內有兩次特別大的火山活動脈衝，發生在今天的北美洲和中國南方的部分地區，這跟冰川運動和滅絕的兩個高峰期非常吻合。“但強烈的火山爆發更典型地跟大量的二氧化碳釋放有關，這應該推動全球變暖，所以另一個過程必須對突然的冷卻事件負責，”Gernon博士解釋道。
這促使研究小組考慮是否有一個次要的過程–火山物質的自然分解或“風化”–可能提供了解釋冰川現象所需的磷的激增。
“當火山物質沉積在海洋中時，它經歷了快速和深刻的化學變化，其中包括磷的釋放，這有效地肥沃了海洋，因此，這似乎是可行的假設，當然也是一個值得測試的假設，”研究論文共同作者Martin Palmer說道。
普利茅斯大學有機化學講師Hayley Manners博士表示：“這促使我們的團隊研究更年輕的海洋沉積物中的火山灰層，以比較它們在與海水相互作用而改變之前和之後的磷含量。”掌握了這些信息，研究小組就能更好地理解奧陶紀期間巨大的火山噴發產生的大量火山層的潛在地球化學影響。
利茲大學副教授、該研究的論文共同作者Benjamin Mills博士指出：“這促使我們開發了一個全球生物地球化學模型，從而了解迅速增加從火山沉積物中浸出的磷進入海洋對碳循環的連鎖反應。”
研究小組發現，在奧陶紀時期，鋪設在海底的廣泛的火山物質毯將釋放足夠的磷到海洋中，以此推動了一連串的事件–包括氣候冷卻、冰川、海洋氧氣水平的廣泛減少和大規模滅絕。
雖然認為向海洋中播撒磷可能有助於解決當前的氣候危機可能非常誘人，但科學家們警告炒年糕，這可能會產生更多的破壞性後果。“來自農業化肥等來源的過量營養物徑流是海洋富營養化的一個主要原因–藻類迅速生長，然後腐爛，消耗氧氣，這會對目前的生態系統造成重大損害，”Mills博士指出。
最終科學家們的結論是，雖然在短期內大規模火山爆發可以通過二氧化碳排放使氣候變暖，但同樣地，它們可以在幾百萬年的時間尺度上推動全球變冷。Longman博士總結稱：“我們的研究可能促使人們重新調查地球歷史上的其他大規模滅絕事件。”