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地球面临第6次大灭绝将是首次因为人类活动行为引起的大灭绝
（化石网报道）据东网：墨西哥及美国的科学家周一（1日）发表研究报告，指地球物种于上世纪以较正常自然消亡快逾100倍的速度减少，反映地球正面临第6次大灭绝。有别于过去5次大灭绝源于火山爆发或陨石撞击等自然现象，是次将是首次因为人类活动行为引起的大灭绝。
墨西哥国立自治大学生态学教授塞瓦略斯（Gerardo Ceballos）与2名美国科学家，分析国际自然保护联盟（IUCN）红色名录中的受威胁物种名单，确认其中至少515个物种，目前尚馀少于1000只，濒临灭绝。这些物种生活于南极洲以外、受人类活动高度影响的6大洲，尤其集中在热带和亚热带地区。
研究指目前的物种灭绝危机，与人类造成的污染密不可分，再加上气候变化，破坏地球的生态系统。他们认为人类责无旁贷，必须正视和及早行动挽救。有关研究周一于《国家科学院学报》（PNAS）发表。
大灭绝是指在相对较短的地质时段中，在一个以上及较大的地理区域内，生物数量和种类急剧下降。科学家估计，地球5.5亿年以来经历过5次大灭绝，曾出现过的98%物种已绝种。
相关报道：全球陆生脊椎动物灭绝速度在加快 未来20年灭绝物种数量将赶上整个20世纪
（化石网报道）据科技日报（刘海英）：美国斯坦福大学研究人员领导的一项研究表明，地球陆生脊椎动物灭绝的速度可能比以前科学家认为的要快得多，未来20年全球陆生脊椎动物灭绝的数量，可能会与整个20世纪不相上下。研究团队在本周的美国《国家科学院院刊》上发表论文呼吁，各国政府和国际组织高度重视这一问题，积极采取措施减缓这种趋势。
早在2015年，斯坦福大学生物学家保罗·埃里希就研究称，地球第六次物种大灭绝正在发生。为了更深入了解物种灭绝危机，此次埃里希教授和同事合作，研究了地球上极度濒危物种的数量和分布情况。他们发现，有515种陆生脊椎动物——占他们分析的所有物种的1.7%——正处在灭绝边缘，这意味着这些物种群只剩下不到1000个个体，更严重的是，其中大约一半的种群剩下的个体数还不足250个。
研究表明，大多数高度濒危物种集中在热带和亚热带地区，这些地区受到人类入侵的影响尤甚。人口增长、栖息地被破坏、野生动植物贸易、污染和气候变化等人类活动产生的压力是这些物种走向灭绝的主要原因。
研究人员称，在整个20世纪，全球至少有543种陆生脊椎动物灭绝了，而在未来20年内将灭绝的物种数量，可能会与上世纪百年时间中灭绝的数量不相上下。
研究人员指出，物种减少会对地球生态系统产生巨大影响。除灭绝率上升外，种群数量的减少也会导致物种无法在生态系统中发挥作用，进而产生涟漪效应，使其他物种面临更高的灭绝风险，这种趋势的连锁反应会让生态系统越来越难以保持稳定性，降低其保护人类免受自然灾害和疾病侵害的能力，最终加剧人类健康威胁。
研究人员呼吁各国政府和国际机构高度重视濒危物种保护问题，将之置于与气候变化问题同等重要的地位。他们建议将所有种群个体数量在5000以下的物种列入国际自然保护联盟濒危物种红色名录，并签署一项全球协议，禁止野生物种贸易。
2020-06-15 -
人类会灭绝吗？化石记录显示所有生物最终都会灭绝
（化石网新浪科技（任天）：国外媒体报道，作为地球的一个物种，人类会灭绝吗？最简单的答案是：会。化石记录显示，所有生物最终都会灭绝。几乎所有曾经存在过的物种，超过99.9%，都灭绝了。
一些物种留下了后代，但大多数物种——如蛇颈龙、三叶虫、雷龙等——则彻底消失。其他人类物种也是如此。尼安德特人、丹尼索瓦人、直立人都消失了，只留下智人（Homo sapiens），也就是正在思考这一问题的我们。人类正不可避免地走向灭绝，问题并不是会不会灭绝，而是什么时候灭绝。
我们常常看到一些耸人听闻的新闻标题，暗示这样的灭绝即将来临。掠地小行星的威胁是媒体的最爱，火星则经常被认为是人类未来逃避灭绝灾难的去处。此外，气候危机的威胁也一直在持续。
人类堪称这个星球上最成功的物种，但也存在弱点。作为大型温血动物，我们并不能很好地应对环境破坏引起的生态剧变。体型较小的变温动物，如海龟和蛇类等，可以在缺乏食物的情况下生存好几个月，这也是它们历经多次灭绝事件幸存下来的原因。新陈代谢较快的大型动物，如霸王龙或人类等，则需要大量的食物，而且要频繁进食。在火山爆发、全球变暖、冰河时代或小行星碰撞后的“撞击冬季”等灾难过后，短暂的食物链中断会对这些动物造成严重影响。
人类的寿命较长，一个世代的时间也很长，后代很少。缓慢的繁殖过程会使动物难以从种群崩溃中恢复，这也减缓了自然选择，使动物难以适应快速的环境变化。这就注定了猛犸象、地懒和其他巨型动物的灭亡。此外，这些大型哺乳动物的繁殖太慢，也无法承受或适应人类的过度捕猎。
因此，人类也是脆弱的，但我们有理由认为自己能够避免对抗灭绝，这或许是独一无二的。人类是一个非常奇怪的物种，分布广泛、数量众多，而且极容易适应环境，这一切都表明我们会在地球上逗留相当长一段时间。
无处不在的人类
首先，我们真的是无处不在。当生物体在地理上分布足够广泛时，就能在灾难事件（如小行星撞击）和大规模灭绝事件的间隔期间生存得更好。大的地理范围意味着一个物种不会“把所有鸡蛋放在一个篮子里”。如果一个栖息地被破坏，它们可以前往另一个栖息地生存。
分布范围较小的北极熊和大熊猫如今已濒临灭绝，而有着巨大活动范围的棕熊和红狐则境况尚可。人类是所有哺乳动物中地理分布范围最大的，遍布所有大陆，活跃在遥远的海洋岛屿、沙漠、苔原和雨林等各种栖息地。
我们不仅无处不在，而且数量众多。人类目前约有78亿人口，是地球上最常见的动物之一。我们的生物量超过了所有的野生哺乳动物。即使假设一场流行病或核战争消灭掉99%的人口，也有数百万人能存活下来，重建家园。
我们也不挑食。从灭绝恐龙的小行星撞击事件中幸存下来的物种很少依赖单一的食物来源。这其中就包括杂食性哺乳动物，或者诸如短吻鳄和鳄龟这样的食肉动物，它们几乎什么都吃。人类的食物中也包括成千上万种动物和植物。根据所能获得的食物，我们既可以是食草动物，也可以是食肉动物，当然更多的还是杂食动物。
但最重要的是，我们不像其他任何物种那样只通过DNA来适应环境，而是通过习得行为，也就是文化。人类是动物，属于哺乳动物，但我们又是如此怪异、特殊的哺乳动物。我们在动物界中与众不同。
我们不是用几代人的时间来改变我们的基因，而是利用智力、文化和工具，在几年甚至几分钟内就改变我们的行为。鲸类花了数百万年才演化出鳍状肢、尖齿和声呐。但在几千年里，人类就发明了鱼钩、船舶和寻鱼器。文化演变甚至超过了病毒的演化。病毒基因的突变可能需要几天时间，但说服别人洗手或许只要几秒钟。
文化演化不仅比基因演化更快，而且有着非同寻常的意义。对于人类，自然选择造就了一种具有智能设计能力的动物，这种动物不是盲目地适应环境，而是有意识地重塑环境以适应其需要。马进化出研磨用的臼齿和复杂的肠道，适应了以植物为主的食物。人们则驯养植物，然后砍伐森林，种植庄稼。猎豹演化出极高的速度，在追逐猎物时保持优势，而我们却大量饲养不会奔跑的牛羊。
我们的适应性是如此独特，甚至有可能在一次大灭绝事件中幸存下来。如果在小行星撞击地球之前能有10年的预警时间，那人类可能会储存足够的食物来度过寒冷和黑暗的岁月，从而挽救大部分人口。像冰河时期那样的长期破坏也可能会导致大范围的冲突和人口崩溃，但文明很可能会保留下来。
不过，这种适应性有时会让我们成为自己最大的敌人，因为我们太聪明了。改变世界有时意味着将世界变得更糟，制造新的危险——核武器、环境污染、人口过剩、气候变化、流行病……。因此，我们也通过核协议、污染控制、计划生育、廉价太阳能、疫苗等手段来降低这些风险，希望逃脱自己设下的每一个陷阱。
到目前为止，情况并没有那么乐观。
相互联系的世界
人类的全球文明也发明了相互支持的方式。世界某地的人们可以向其他地方的弱势群体提供食物、资金、教育和疫苗。但是，互联互通和相互依存也会造成脆弱性。
国际贸易、跨境旅游和发达的通讯把世界各地的人们联系在一起。因此，华尔街的金融赌博可能会摧毁欧洲经济，某个国家的暴力会引发地球另一端的极端主义仇杀，新型病毒的蔓延也可能威胁数十亿人的生命和生计。
这一切都表明我们的乐观情绪很有限。智人已经存在了超过25万年时间，历经冰河时期、火山爆发、流行病和世界大战等无数灾难。可以想象，我们应该很容易能再延续25万年甚至更长时间。
当然，悲观的场景也可能出现，我们或许会看到自然或人为灾难导致社会秩序的普遍崩溃，甚至是文明崩溃和大部分人口的消失。那将是一个残酷的后末日世界。即便如此，人类还是有可能存活下来，利用之前社会的遗留物作为生活资料，就像电影《疯狂的麦克斯》里呈现的那样。我们或许会回归自给自足的农业，甚至再次成为狩猎采集者。
这样看来，人类免于灭绝的门槛很低。或许问题并不在于人类能否在未来的三、三十万年中存活，而在于我们能否做得更多，而不仅仅考虑生存。
2020-05-26 -
生命起源于海底“黑烟囱”又有新证据
（化石网报道）据科技日报（崔爽）：近日，我国科学家在《科学通报》（英文版）以封面文章形式发表一项科研成果——科考队员在2016年深海热液航次中，于西太平洋一处深海热液区发现超临界二氧化碳，这也是全球首次在自然界发现超临界二氧化碳。科学家分析认为，此次观测到的超临界二氧化碳中含有大量氮气和有机组分，为生命起源以及初始有机质的形成提供了新的启示。
何为超临界二氧化碳？它又为何如此难以发现？记者采访了相关成果的完成方，请专家解疑答惑。
自然界中超临界二氧化碳很罕见
“超临界二氧化碳是二氧化碳的一种特殊相态，即当纯态的二氧化碳温度超过31摄氏度、压力超过73个大气压时，二氧化碳将以超临界流体的形式存在。”在接受科技日报记者采访时，课题组成员、中国科学院海洋研究所研究员孙卫东介绍。
“超临界态的二氧化碳兼具气态与液态物质的特性，拥有较大的扩散速率和较强的溶解能力，可以极大地提高反应的速率，因此被广泛用于有机合成反应。”论文第一作者、中国科学院海洋研究所研究员张鑫说。
之所以在自然界中难觅其踪影，主要是由于超临界二氧化碳的形成条件必须同时满足31摄氏度和73个大气压以上的温压条件，我们生活的普通场景中的大气压力仅有一个大气压，只有地球深部与深海洋底才可以满足这种极端压力条件。
“但以前的观测能力和取样手段，无法对地球深部的超临界态二氧化碳进行观测和取样。因为一旦取样或观测方式改变了超临界二氧化碳的温压条件，超临界二氧化碳的相态就会改变。”张鑫说，“近些年随着深海原位观测技术的提高，特别是深海激光原位拉曼光谱测量技术的问世，使得可以在不改变被测物温压状态的情况下，完成对被测物组分和结构的测量，这才得以在深海观测到自然状态下的超临界二氧化碳。”
孙卫东表示，正是由于在相关深海原位观测技术方面的进步，超临界二氧化碳才有被探测的可能。
深海热液区温压满足形成条件
而本次超临界二氧化碳被发现的地方，是西太平洋的深海热液区。深海热液又被称作“黑烟囱”，通常与海底岩浆活动有关，是一种海水被加热并与岩浆中挥发性物质一起喷出海底所形成的地质现象，温度可达三四百摄氏度，热液流体的喷发不仅向海洋释放热量，还带来了很多的金属元素和气体组分，孕育了丰富的基因资源和大量热液硫化物矿床。
1977年，美国“阿尔文号”载人深潜器在2500米深的海底发现，热液喷口附近竟然生活着密密麻麻的生物，并形成了基于化学能的生态系统。全球的热液区主要分布在洋中脊和弧后盆扩张中心，是海洋生命的起源之一。
据孙卫东介绍，西太平洋弧后盆深海热液区喷发的热液流体中通常含有较多的二氧化碳气体组分，这主要源于岩浆的脱气作用。而在此次发现超临界二氧化碳的热液区，由于热液区深部不同物质相发生分离作用，热液流体中的二氧化碳组分发生了富集，并以纯二氧化碳的形式喷出海底，加上热液区提供了较高的温度、压力条件，使得二氧化碳能够以超临界态形式存在。
张鑫回忆道，在“科学”号科考船2016年深海热液航次中，研究人员利用“发现”号深海ROV机器人上搭载的我国自主研发的深海激光拉曼光谱原位探测系统（RiP），在深海热液区（海面以下1400米）发现了具有超临界二氧化碳流体喷发的热液喷口。利用深海激光拉曼光谱原位探测系统采集了大量原位拉曼光谱，确定了所测流体的组分为超临界二氧化碳，并使用自主研发的深海热液温度探针测定超临界二氧化碳喷口温度约为95摄氏度，实验室模拟的超临界二氧化碳拉曼谱峰与深海原位测定的一致，进一步确定了超临界二氧化碳的相态。
氮的发现提示生命起源新可能
孙卫东表示，当前主流的地球生命起源的假说有两个，一个假说认为，地球生命起源于地球原始大气放电，另一个假说则认为，地球生命起源于深海热液系统。1953年著名地球化学家、诺贝尔奖得主哈罗德·C·尤里与其硕士研究生斯坦利·米勒模拟原始大气组分把氢气、甲烷和氮气等放在抽成真空的玻璃仪器中，使用一个电弧放电，模拟大自然的电闪雷鸣，最终得到了组成生命不可缺少的蛋白质原料——氨基酸。米勒把实验结果写成论文，并公诸于世，立刻引起轰动，世界各国科学家纷纷仿效。
“但是很多研究认为地球和其他类地行星的原始大气是以二氧化碳和氮气为主的。即米勒实验所用模拟大气组分与原始大气尚有区别。目前主流的观点认为深海热液系统是生命起源的场所。”孙卫东说，生物学研究表明超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先，因此热液系统一直被认为与生命起源密切相关。但是热液流体中缺少合成氨基酸的关键元素——氮，这是早期生命起源于热液这一假说中最致命的问题。
“而此次发现的超临界二氧化碳流体中还含有非常高的氮气组分。”孙卫东表示，这不仅解决了热液生命起源假说中氮来源的问题，同时具备诸多特性的超临界二氧化碳还为早期地球从无机到有机的过程提供了绝佳的反应介质。
张鑫介绍，此次发现的超临界二氧化碳流体的拉曼光谱中还含有大量未知的拉曼谱峰，它们的归属表明，这些未知的峰大多与碳—氢、碳—碳、碳—氮、氮—氢有关，这证明深海热液区喷发的超临界二氧化碳流体中很可能含有大量有机物质。考虑到超临界二氧化碳在甲酸、氨基酸等有机合成中的重要作用，研究团队推测这些未知的有机物很有可能与氨基酸合成相关。
由此，该项发现也带来了新的生命起源的启示。“在形成月球的大碰撞之后，地球的原始大气逐步形成。此时的原始大气中含有数百大气压的水蒸气和超过一百大气压的二氧化碳，以及氮气等。在原始海洋形成后，当温压条件大于31摄氏度和73个大气压时，二氧化碳将以超临界流体相态存在，因此在地球表面存在超临界态的二氧化碳层。”孙卫东进一步解释，“在水圈与大气圈的交界面上，氮气和矿物微粒可以被稠密的超临界二氧化碳所吸附。超临界二氧化碳、水、氮气在矿物颗粒的催化下，完成了从无机到有机的转化，并产生了生命体必须的氨基酸等有机大分子。”
2020-05-26 -
阿尔达布拉环礁不会飞的鸟类“白喉秧鸡”在13.6万年前灭绝后又“重复进化”出现
（化石网报道）据cnBeta：外媒BGR报道，当一种动物物种被推到灭绝的边缘时，往往无能为力。阿尔达布拉环礁上的情况就是如此，在那里，一种不会飞、和鸡差不多大小的中型鸟类大约在13.6万年前灭绝了。阿尔达布拉环礁被上升的海水淹没了，这种不飞的鸟类无法逃脱，整个物种遭受灭顶之灾。
灭绝的物种通常不会再出现。然而在一个罕见而又令人难以置信的有趣的转折事件中，当阿尔达布拉环礁重见天日后，仅大约三万年后，这种不会飞的鸟儿又重新出现了。研究人员认为，由于在岛上缺乏捕食者，食物丰富，随着时间的流逝，这种被称为白喉秧鸡的鸟类逐渐丧失飞行能力，变成了地面栖息的鸟类。
当阿尔达布拉环礁从深海中浮出水面时，白喉秧鸡再次迁入，就像一次进化的重演，留在那里的鸟类再次进化到失去了飞行能力。研究人员通过比较阿尔达布拉环礁上灭绝事件前后的化石，证明了这一点。今天在岛上仍然可以发现没有飞行能力的白喉秧鸡。
“这些独特的化石提供了无可辩驳的证据，证明了白喉秧鸡家族的一个成员在该环礁上殖民，很可能是来自马达加斯加，并在每次都独立地成为不会飞的鸟类，”首席研究员Julian Hume博士在一份声明中说。“这里提出的化石证据对于白喉秧鸡来说是独一无二的，也是这些鸟类成功殖民孤立岛屿并多次进化成丧失飞行能力的缩影。”
科学家将其称为 “重复进化”（iterative evolution），而且相当罕见的是，出现了允许一个物种进行两次进化的情况，尤其是在这么短的时间内，这样的情况非常罕见。“我们所知道的是，在白喉秧鸡或一般鸟类中，没有其他例子能如此明显地证明这种现象，”研究的共同作者David Martill教授说。“在印度洋区域内的任何一个大洋岛屿中拥有最古老的古生物学记录，但只有在阿尔达布拉岛上，才有化石证据证明了海平面变化对灭绝和再殖民事件的影响。”
2020-05-26 -
过去十年最重要的科学发现之：揭晓古老人类艺术
（化石网报道）据新浪科技：来自世界各地的发现进一步证明，艺术——或者至少是涂鸦，是一种更古老、更全球化的现象，与之前人们所认知的有一定的差异，2014年，研究人员在苏拉威西岛马洛斯洞穴遗址中发现手绘壁画和一幅“猪-鹿”壁画，其历史可追溯至3.9万年前，与欧洲最古老的洞穴壁画艺术处于同一时期。之后2018年，研究人员在婆罗洲发现距今4万-5.2万年的洞穴艺术，进一步证实其具有具象绘画起源，2018年，科学家在南非发现另一个古人类艺术作品，在布隆伯斯洞穴中发现一块石头薄片，上面刻着6条平行垂直线和3条弯曲水平线，其历史可追溯至7.3万年前。
其他富有争议的发现是对尼安德特人艺术技能的争议，2018年，研究人员在西班牙境内发现11.5万年前的颜料和穿孔海螺壳，当时只有尼安德特人生活在欧洲。同年，另一项研究显示，西班牙一些洞穴壁画拥有6.5万年的历史，许多洞穴艺术专家对该发现提出了质疑，但如果该发现有确凿的证据，将证明这是尼安德特人第一个洞穴绘画。2016年，研究人员宣称，法国洞穴里有大约17.6万年前形成的奇怪石笋状圆圈，如果洞熊不是以某种方式制造，那么这些圆圈的年龄表明尼安德特人制作的手工艺术品更多。
2020-05-26 -
2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝让超过80%的海洋生物灭亡 谁是“罪魁祸首”？
2.5亿年前的二叠纪末生物大灭绝让超过80%的海洋生物灭亡 谁是“罪魁祸首”？（Credit: Florilegius/SSPL/Getty）
（化石网报道）据科技日报：二叠纪末，海洋生命遭受有史以来最惨烈打击，超过80%的海洋生物和大部分陆地生物灭亡。天体撞击、气候变暖、火山喷发……
回溯地质历史，地球曾经发生过5次重大生物灭绝事件，这些事件造成当时海洋中至少75%的物种在短时间内灭绝。直到今天，各国科学家经过多年的研究，虽然提出过多种假说，但对生物大灭绝的原因存有争议。
科技日报记者近日从中科院南京地质古生物研究所获悉，该所科研团队与美国学者合作，对地球历史上最大规模的一次海洋生物灭绝展开了研究。2.5亿年前的二叠纪末，一次史无前例的生物大灭绝，让超过80%的海洋生物和大部分陆地生物灭亡。这是有史以来海洋生命遭受的最惨烈打击。
十多年前，在浙江省长兴县煤山跨越二叠纪-三叠纪转折期的一段地层剖面，中科院南京地质古生物研究所的科研团队进行了科研钻探取样工作，而这次获取的岩芯中可能暗藏着大灭绝“罪魁祸首”的蛛丝马迹。
究竟是什么导致了二叠纪末海洋生物大灭绝？是天体撞击，海洋酸化还是地球变暖？其他几次生物大灭绝的原因又是什么？这个神秘“杀手”会不会再次出现，上演第六次生物大灭绝？记者带着问题采访了领导此项研究的中科院南京地质古生物研究所研究员张华。
史上最严重的生物大灭绝
到目前为止，地球历史上有过5次非常大的灭绝事件，其中，二叠纪末生物大灭绝毫无争议地被公认为地质历史时期严重的一次灭绝事件。
过去，由于统计尺度较粗，二叠纪生物大灭绝曾被认为发生在很长的时间(大约1000万年)内。
后来，经过进一步研究，科学家发现二叠纪生物大灭绝分为两个阶段：一次发生在瓜达鲁普世末(约2.6亿年前)，可能与当时的峨眉山玄武岩大规模喷发有关；另一次发生在二叠纪末期(约2.5亿年前)。“目前通常所说的二叠纪末生物大灭绝，是指发生在二叠纪-三叠纪之交的生物灭绝事件。”张华说。
人们熟知的三叶虫，是当时一种比较常见的生物，在我国许多地方都能挖掘到它的化石。在5亿年前的海洋中，三叶虫曾占据主导地位，堪称海中霸主。但在这一次大灭绝中，三叶虫彻底消失了，再也没有出现过。
不仅是三叶虫，这次生物大灭绝造成古生代非常繁盛的动物群中许多主要门类灭绝或者大幅减少。比如四射珊瑚、横板珊瑚、海蕾类等均遭受灭顶之灾， 从此销声匿迹；还有古生代晚期腕足动物，在大灭绝层位明显小型化，曾经繁盛的长身贝目、扭月贝目、石燕目和直形贝目等均灭绝。
与此同时，地球的陆地生态系统也遭受重大打击。据张华介绍，当时的地球大陆与现在完全不同，上亿年的板块运动，到了二叠纪全球各个主要大陆拼在一起，成为一个名为“泛古陆”的超级大陆。在广阔的陆地上，滋养了许多植物和动物，比如在华南地区以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群，二叠纪晚期占主导地位的脊椎动物二齿兽等。
但是，在这次空前的大灭绝中，以大羽羊齿为代表的热带雨林植物群基本消失，以二齿兽为代表的脊椎动物群也受到重大打击，数量锐减。
张华告诉记者，古生物学家根据化石记录进行了统计，约有95%的海洋生物物种和约75%的陆地生物物种惨遭灭绝。
海洋明显缺氧致生物“憋死”
在寒武纪生命大爆发之后的近3亿年时间里，地球表面的海陆不断变幻，生命不断升级，每一纪都是新舞台，每一纪都有新“演员”登场。
同时，也有大量物种淘汰，包括那些不可一世的霸主。那么，究竟是谁在支配地球生命的轮回？
据张华介绍，二叠纪末生物大灭绝是地球史上最严重的事件，如果能够找出确切原因，将有助于揭开其他几次生物大灭绝的面纱，关于二叠纪末生物大灭绝的原因有多种猜测，比较流行的是火山喷发。
也曾经有学者提出天体撞击造成二叠纪末生物大灭绝，地外的小行星或者彗星撞击地球，肯定会带来灾难性的后果，比如，它会带来地球磁极倒转、在陆地上引发大火、在海洋中引发巨型海啸。但是，这种观点没有足够的证据支撑，一直受到多方质疑。
而火山爆发的观点则更令人信服。俗话说分久必合，合久必分。地球大陆经过板块运动拼接在一起后，并未停止活动，地球内部强大的力量推动板块相互挤压，造成大规模的火山喷发，泛大陆也于二叠纪末期逐渐分裂。在位于俄罗斯的西伯利亚，至今还留有大量的火山喷发痕迹。有人认为，那是地球史上规模最大的火山喷发，喷射出大量的温室气体和矿物质。
张华带领的科研团队在对浙江长兴县的一段地层剖面展开研究发现，这段地层曾是远古海洋，记录了大灭绝前后约50万年的海洋地质历史。
他们对地层样品中铁、钼、铀、钒等对氧化还原非常敏感的元素进行分析。结果显示，生物大灭绝期间，海洋处于缺氧状态，且大灭绝结束后一段时间，缺氧情形仍没有显著改变。此外，地层样品中还发现了缺氧环境中常见的硫化物。
“我们比对了其他研究，发现大灭绝前后，全球海洋普遍出现了缺氧状况。我们认为，很可能是当时的火山喷发等地质事件产生了大量还原性物质，并输入海洋。海水里的氧气被大量消耗，普遍性的缺氧出现，最终大部分海洋生物死亡。”张华说。
地球环境突变存在幕后黑手
目前，地球上一共有约150万种生物。这个数字听起来非常多，但其实只占地球曾经拥有的物种总数的1%。也就是说，地球上曾经居住着1.5亿种生物，而如今，它们中的99%都灭绝了。
很多物种消失于显生宙的5次生物大灭绝，分别发生在4.3亿年前的奥陶纪末、3.7亿年前的晚泥盆世、2.5亿年前的二叠纪末、2亿年前的三叠纪末以及6600万年前的白垩纪末，恐龙的灭绝就发生在白垩纪末。
科学家们曾经列举了不下20种可能造成整个生物圈毁灭的原因。
张华告诉记者，已有研究表明，6亿年以来生命在不断地演化，还没有任何天外事件曾经毁灭整个地球生物圈，所有这些生物大灭绝事件几乎都伴随有剧烈的全球性环境变化。
这些环境和气候变化包括冰室效应或温室效应，并导致大气温度剧烈变化、海洋酸化和缺氧、海洋微生物爆发等现象出现， 所有这些都说明剧烈的气候环境变化是导致生物大灭绝发生的原因。
“其幕后黑手大多指向地球内部活动造成的大规模火山喷发。”张华说，即便是公众关注的白垩纪末生物大灭绝事件，也逐渐被证实与印度的德干玄武岩喷发有密切联系。
因此专家认为，大规模火山喷发触发埋藏于地下的甲烷和二氧化碳等温室气体在短时间内快速释放，这些温室气体进入大气后引发地表环境剧烈变化，从而造成生物大灭绝。
自从有人类记录以来，地球还没有观察到上千平方公里的大规模火山喷发的现象。但是人类对地球环境带来了前所未有的改变，造成大量二氧化碳进入大气，如果这种趋势长期保持下去，那么地球生物圈进入新一轮大灭绝在所难免。
相关报道：借助高分辨率岩芯样品再认识二叠纪末大灭绝期间的缺氧事件
（化石网报道）据中国科学院南京地质古生物研究所：在距今约2.52亿年前的二叠纪末期发生了地质历史上最具灾难性的生物灭绝事件，该事件使得超过90%的海洋物种灭绝。包括中国科学院南京地质古生物研究所晚古生代团队在内的中外科学家经过数十年的持续努力，该生物事件过程的细节正不断被揭示。与此同时，基于各种地质学和地球化学证据，包括天体撞击、西伯利亚大火成岩省、大洋缺氧、海洋酸化、极端气候变暖和快速的大陆风化等诸多可能导致此次重大生物事件的环境背景机制也陆续被提出。
前人曾对作为全球二叠系—三叠系GSSP的浙江省长兴县煤山剖面二叠纪—三叠纪之交生物大灭绝事件期间的海洋氧化还原环境进行过大量的研究。考虑到该时段煤山剖面总体上属于凝缩沉积，因此需要更高分辨率的采样方法来进一步恢复该生物事件的古海洋氧化还原条件的演化史。
最近，由南京古生物所张华研究员和向雷博士等人与南京大学、美国西卡罗莱纳州立大学的合作者所组成的研究小组，对煤山剖面P-T科研钻探的岩芯中二叠纪—三叠纪之交时间跨度约50万年的样品进行了高精度取样，开展了铁组分和微量元素的测试分析。该研究成果已在线发表于《三古》（Palaeogeography Palaeoclimatology Palaeoecology）。
详细的铁组分研究发现：煤山剖面生物灭绝事件前沉积水体主体处于氧化状态，生物灭绝事件发生期间主要处于缺氧环境并伴随有间断性的硫化环境发育，而灭绝事件之后海洋持续缺氧并未发生显著的氧化。Mo、U、V等氧化还原敏感微量元素浓度数据进一步揭示：在生物大灭绝期间，此类氧化还原敏感元素浓度急剧降低，意味着全球主要海洋在此时都同向的发生了脱氧作用。因此，大洋脱氧和硫化氢毒性可能在二叠纪末生物大灭绝中扮演了重要作用。
该项研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、前沿科学重点研究计划项目和国家自然科学基金委的资助。
论文相关信息： Xiang, L., Zhang, H.*, Schoepfer, S.D., Zheng, Q.F., Yuan, D.X., Cai, Y.F., Cao, C.Q., Shen, S.Z., 2020. Oceanic redox evolution around the end-Permian mass extinction at Meishan, South China. Paleogeogr. Paleoclimatol. Paleoecol. 544, 109626. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109626
2020-05-19 -
江西志留系发现中华盔甲鱼类新材料 研究建立新属种——石盘裂吻鱼
山口中华盔甲鱼（A）和西坑裂吻鱼（B）头甲复原图（郭肖聪绘）
盔甲鱼亚纲系统发育关系及系统分类（盖志琨提供） 山口中华盔甲鱼（左）和西坑裂吻鱼（右）在淡水河流中的生态复原图（郭肖聪绘）
山口中华盔甲鱼（左）和西坑裂吻鱼（右）在淡水河流中的生态复原图（郭肖聪绘）
（化石网报道）据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：近日，PeerJ杂志和古脊椎动物学报分别报道了在中国江西志留系发现的中华盔甲鱼类新材料的最新研究成果，这些新材料极大地丰富了中华盔甲鱼科的形态学特征，基于这些新特征所进行的系统发育分析，厘清了长期以来悬而未决的真盔甲鱼目系统分类问题。
盔甲鱼类是无颌鱼类“甲胄鱼纲”下的一个类群，该类群最早出现于中国华南地区的志留系，在志留纪早期迎来了第一次适应辐射，出现了形形色色的盔甲鱼类群，称之为“张家界动物群”。 中华盔甲鱼科属于该动物群中的“中华盔甲鱼—修水鱼组合”，是真盔甲鱼目中最原始的类群，能够为解决脊椎动物从无颌向有颌转变过程中有颌类关键特征的演化提供化石证据，比如通过同步辐射X射线显微成像对我国浙江长兴志留纪兰多维列世盔甲鱼类曙鱼(Shuyu) 的研究。然而，由于该科中山口中华盔甲鱼的许多特征存在争议，且西坑“中华盔甲鱼”的大量形态学特征尤其是感觉管特征缺失，使得这一类群的单系性一直以来存在争议。江西志留系发现的中华盔甲鱼科新材料填补了这些缺失特征的空白，基于深入的形态学研究，为西坑“中华盔甲鱼”建立了一新属——裂吻鱼属（Rumporostralis gen. nov.）， 并建立了新属下的一新种石盘裂吻鱼（R. shipanensis）。新属以中背孔后端位于眶孔之上，前端到达头甲吻缘并使吻缘裂开为主要鉴定特征 (图1)。系统发育分析结果表明，新属与中华盔甲鱼属、安吉鱼属亲缘关系更近，它们构成一个单系类群——中华盔甲鱼科，从而确认了中华盔甲鱼科的单系性； 而原来归到中华盔甲鱼科的曙鱼、煤山鱼属，则构成一个新的单系类群——曙鱼科（新科），代表了真盔甲鱼目的最原始类群（图2）。
中华盔甲鱼类的侧线系统在盔甲鱼类中非常特殊, 展示出基干盔甲鱼类、真盔甲鱼目、多鳃鱼目和华南鱼目等多个类群的镶嵌特征。侧线系统是鱼类和两栖类独有的一类感觉器官，作为水流感受器，能够感知水的流向、压力、以及周围环境移动物体的情况，有助于动物调整姿态和运动方向。江西志留系的中华盔甲鱼类新材料保存了完好的侧线系统，深入的形态学研究表明中华盔甲鱼类的侧线系统由4条纵干管和3~8条横向联络管相互交叉在头甲背面形成格栅状分布，可能反映了脊椎动物侧线系统的祖先状态。同时，盔甲鱼亚纲的系统发育分析表明中华盔甲鱼科的成员均具有2条以上的中横联络管，可以作为该科独有的自近裔特征，具有重要的系统分类意义（图2）。
盔甲鱼类的生活环境长期以来一直被认为是近岸的滨海环境，而江西修水西坑组则指示了一种低盐度半咸水的近海环境，可能是由于大量淡水从附近河流注入而导致盐度降低，而含鱼层位的灰绿色泥质粉砂岩中含有大量的泥砾则指示了鱼化石经历了短距离的河流搬运。因此，该时期的盔甲鱼可能生活在其埋藏区域上游的淡水河流里（图3）。研究表明盔甲鱼的生态空间可能在志留纪早期就已经向大陆盆地扩展。
来自山东科技大学的本科生山显任分别是这两篇文章的第一作者和第二作者。山显任是我所2018年大学生“科创计划”获资助者之一，在盖志琨副研究员指导下开展相关工作。“科创计划”以项目的形式，资助全国各高校中理工科专业二或三年级本科学生中的成绩优秀者，到古脊椎所开展6-12月的科研创新实践活动，这是我所大学生“科创计划”实施以来取得的较为瞩目的成果。两篇文章的通讯作者分别为盖志琨副研究员和朱敏研究员。该研究得到了国家自然科学基金，中国科学院前沿科学重点研究计划，中国科学院院战略性先导科技专项（B类）等项目的资助。
文章链接：
https://peerj.com/articles/9008/
http://www.ivpp.cas.cn/cbw/gjzdwxb/xbwzxz/201911/t20191106_5422979.html
相关报道：中国科学家最新研究建立中华盔甲鱼类新属种
（化石网报道）据中新网（孙自法）：记者17日从中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)获悉，该所科研人员通过对江西修水志留系(约4.3亿年前)西坑组发现的中华盔甲鱼类新材料深入研究，建立了中华盔甲鱼科一新属“裂吻鱼属”，并建立新属下的一新种“石盘裂吻鱼”。
新属裂吻鱼属以中背孔后端位于眶孔之上，前端到达头甲吻缘并使吻缘裂开为主要鉴定特征。系统发育分析结果表明，新属与中华盔甲鱼属、安吉鱼属亲缘关系更近，它们构成一个单系类群“中华盔甲鱼科”，从而确认中华盔甲鱼科的单系性，而原来归到中华盔甲鱼科的曙鱼、煤山鱼属，则构成一个新的单系类群“曙鱼科”。
中科院古脊椎所科研人员介绍，中华盔甲鱼科属于盔甲鱼类群“张家界动物群”中的“中华盔甲鱼—修水鱼组合”，是真盔甲鱼目中最原始的类群，能够为解决脊椎动物从无颌向有颌转变过程中有颌类关键特征的演化提供化石证据。此前，由于中华盔甲鱼科的化石材料存在大量形态学特征的缺失，使得这一类群的单系性一直以来存在争议，这次江西志留系发现的中华盔甲鱼科新材料，则填补了该特征缺失的空白。
江西志留系的中华盔甲鱼类新材料保存了完好的侧线系统，深入的形态学研究表明，中华盔甲鱼类的侧线系统由4条纵行干管和3-8条横向联络管相互交叉在头甲背面形成格栅状分布，可能反映出脊椎动物侧线系统的祖先状态。同时，盔甲鱼亚纲的系统发育分析表明，中华盔甲鱼科成员均具有2条以上中横联络管，可作为其独有的自近裔特征，具有重要的系统分类意义。
盔甲鱼类的生活环境长期以来一直被认为是近岸的滨海环境，而江西修水西坑组中华盔甲鱼类新材料则指示出一种低盐度半咸水的近海环境，可能是由于大量淡水从附近河流注入而导致盐度降低，研究表明盔甲鱼的生态空间可能在约4.3亿年前的志留纪早期就已向大陆盆地扩展。
这一中华盔甲鱼类新材料的最新研究成果，极大丰富了中华盔甲鱼科的形态学特征，基于这些新特征所进行的系统发育分析，厘清了长期以来悬而未决的真盔甲鱼目系统分类问题。该成果的两篇论文，近日已分别获专业学术期刊PeerJ杂志和古脊椎动物学报发表。
2020-05-19 -
6600万年前恐龙大灭绝后 巨大的剑齿凤尾鱼出现了（化石网报道）据cnBeta：外媒报道，在大约6600万年前恐龙大灭绝之后，其他生物进化取代了它们的位置。而这些新生物中的其中一个则是一条巨大的剑齿凤尾鱼(Saber-toothed anchovies)。这是本周发表在《Royal Society Open Science》上的一项研究得出的结论。
“大型掠食性物种的消失给生态系统留下了空缺，从而让新物种来填补，”这项研究主要作者、来自密歇根大学的Alessio Capobianco在发给Newsweek的一份声明中指出，“新发现的鱼类物种被认为是试图通过多样化和进化出新的适应能力来利用这些差异的物种之一。”
研究人员在比利时Chie？vres附近嵌在一块岩层的近一英尺化石中发现这种古代凤尾鱼。另外他们还在巴基斯坦旁遮普发现另一块部分化石，研究人员估计这些化石的年龄在4100万年到5400万年之间。
这两块化石的特征都是在鱼的上颚有一颗剑齿。科学家后来对这种鱼的头骨进行的高分辨率成像显示，古代凤尾鱼的下颚也有一排尖牙。科学家们推测，跟如今温顺的、以浮游生物为食的凤尾鱼不同，这种古老的鱼类用其尖牙捕食。
研究人员确定，这块来自巴基斯坦的部分化石保存了一个独特的物种，他们以南亚传说中发现的一种具有锋利獠牙的变形生物对其进行命名，叫Monosmilus chureloides，。据了解，Monosmilus chureloides可以最长可以达到3.2英尺，是现在小凤尾鱼的10倍，它的剑齿大约长1英寸，占其头骨的近30%。
古代凤尾鱼的发现凸显了这个物种向现在的小身体进化的过程，同时也为科学家们提供了更多关于海洋生物是如何演变成今天这样的问题。2020-05-19 -
从“牙尖嘴利”到“无齿之徒”：中国科学家探究古鸟类躲过6500万年前“大灭绝”的秘密
植食性古鸟类 (左)和小型掠食性恐龙(右)的生态复原场景。与肉食性恐龙同处在一个生态系统下的中生代鸟类，演化出不同的取食习性，例如以种子、果实为主的植食性和以小型昆虫为食的杂食性，避免了直接与肉食性恐龙的食物竞争。（郑秋旸 绘图）
（化石网报道）据科技日报：生活中，我们经常能看见鸟吃东西时，都是整个儿吞咽下去的。这是因为它们没有牙齿，所以省去了咀嚼的环节。但是你知道吗，很早以前，鸟类也是有牙齿的。近日，我国科学家就通过探究古鸟类牙齿的微结构，发现了它们躲过6500万年前“大灭绝”事件的秘密。
或许不少人会问，是不是所有古鸟类都有牙齿？鸟类的牙齿和它们的食性有着怎样的关系？现代鸟类还会有一些类似牙的器官吗？为此，科技日报记者采访了相关专家。
大部分中生代鸟类都有牙齿
从化石记录中发现的证据表明，现在已知的大部分中生代鸟类的上下颌都有牙齿。
2018年5月，《自然》杂志发表了一篇论文，讲述了当时新发现的4块早期鸟类——鱼鸟的化石。鱼鸟是一种类似燕鸥的海鸟，翼展可达60厘米，生活在距今约1亿至6600万年前的北美地区。它就保留有尖锐的弯曲齿。
此前，古生物学家曾在我国辽宁地区发现一种长有古怪牙齿的鸟类化石。这种鸟类学名为Sulcavis geeorum，属于已经灭绝的反鸟亚纲，它们身长只有十几厘米，体型与知更鸟大小相似，生活在距今1.21亿至1.25亿年前。Sulcavis geeorum的牙齿有尖利的牙冠，而且还保存有形成齿形脊的牙釉质。可能正是因为有了坚固的齿形脊，这些鸟类才可以咬开昆虫、螃蟹或者蜗牛的坚硬外壳。
“大多数完整的中国辽西鸟类化石都有牙齿并且原位保存在齿骨以及上颌骨的齿槽里，比如长翼鸟、会鸟、热河鸟以及燕鸟等，这些鸟类覆盖了中生代鸟类的主要类群。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所副研究员李志恒告诉科技日报记者。
但也并不是所有中生代鸟类都有牙齿，比如辽西地区最早发现的也是数量最多的一类基干鸟类——孔子鸟就没有牙齿，而具有角质喙。
食性转变导致鸟类牙齿退化
在李志恒看来，古鸟类和小型兽脚类恐龙具有共同的祖先，它们都具有牙列。
但古鸟类牙齿的数量比小型兽脚类恐龙要少，形态和位置上也出现了一些变化，不像肉食性恐龙那样长着满口锋利的“弯镰刀”。比如属于基干鸟类的热河鸟，牙齿变小、数量变少；而长翼鸟的牙齿虽然相对较弯曲，但是仅在上下颌的最前端存在。
研究人员认为，鸟类牙齿退化的原因很大程度上是因为食性的转变，从肉食性转为杂食性，种子、果实以及昆虫都成了鸟类的“盘中餐”。不用费力撕咬，牙齿就不再是鸟类进食的必要器官。
“最近，我们对包括今鸟类、反鸟类、会鸟、热河鸟在内的古鸟类牙齿的微结构进行对比观察和研究，发现尽管简单的釉质层在早期古鸟类中都有保留，但牙釉质与牙本质之间的多孔罩牙本质层皆已消失。”李志恒说，多孔罩牙本质层被认为是能够避免肉食性恐龙在掠食过程中牙齿断裂的特殊避震保护结构，它的消失意味着，鸟类的牙齿不再需要特殊的力学保护结构，间接证实了当时的鸟类在饮食习惯方面与肉食性恐龙产生了极大差异。
这说明鸟类牙齿在完全丢失之前，已经出现了阶段性的牙齿部分退化现象，直到所有现代鸟类最近的共同祖先仅仅具有角质喙，牙齿消失成为了一个不变的特征被保留下来。
没有牙齿没关系它们还有喙
到了现代，鸟类的牙齿全部消失。为了增强消化功能，鸟类演化出嗉囊和肌胃，食物先在嗉囊中存贮并慢慢软化，再经肌胃磨碎。
此外，为了弥补牙齿的功能，鸟类进化出各种不同的喙。
如果有机会近距离观察灰雁，你会发现，它们上下喙的内侧边缘是锯齿状的。不过，这可不是真正意义上的牙齿，科学家称之为板层状构造。这些特殊的喙部的衍生结构可以帮助它们在取食过程中更有效地进食，比如切割植物根茎、过滤水体中的无脊椎动物等。
李志恒表示，另外还有一些雁鸭类喙部的锯齿状构造与板层状构造类似，只不过形状不同，其用途很像鱼钩的倒刺，捕鱼的时候可以防止鱼从口中逃脱，企鹅舌部的刺状突起与其有类似的功能。
另外，隼形目的鸟类(如红脚隼)喙部前端有一个小的啮缘齿，即喙前端侧面有一个齿状突起，这也是用来撕咬或固定猎物的。“但是，这些都不是真正的牙齿，而是喙部的角质壳衍生出来的膜质或角质结构。”李志恒强调。
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鸟类牙齿消失原因众说纷纭
为什么在漫长岁月中所有鸟类的牙齿都丢了呢？
传统观点认为，鸟类牙齿的缺失与它们适应飞行生活有密切的关系。没有了牙齿，鸟类的体重就会减轻，从而更利于飞行。
近年来的分子遗传学研究对这一问题提出了新看法。2014年底，有学者分析了数百种现生脊椎动物的基因序列，发现多个与牙齿形成有关的基因在鸟类的基因组中都已丢失或者只剩下了“假基因”(不完整的序列)。于是，他们在此基础上提出鸟类没有牙齿是因为它们与牙齿发育相关的基因发生了突变。
到了2017年，首都师范大学的王烁研究团队提出了启发性观点。他们认为，牙齿的异时发育(后裔发育的时间和速率与祖先不同而发生演化)退化才是导致早期鸟类牙齿丢失的直接原因。
还有一种观点认为，鸟类是为了使它们的雏鸟能够更快地从卵中孵化出来，才放弃了牙齿。研究人员以长有牙齿的爬行动物作为参照进行研究时发现，胚胎发育出牙齿的过程可以占据全部孵化时间的60%。因此主动放弃牙齿，将会有助于提高鸟类的孵化成功率，对种群的延续具有重要的意义。
相关报道：鸟类如何躲过大灭绝: 秘密藏在牙齿里
（化石网报道）据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所：恐龙的后代－鸟类，是如何躲过六千五百万年前的大灭绝事件的，一直是科学家亟欲待答的问题。陨石撞击地球以及火山频繁活动导致的大量火山灰在大气中布满，导致地球终年不见天日，依赖光合作用的植物大量死亡，进一步造成植食性恐龙失去了主要的食物来源，最终导致食物链最顶端的肉食性恐龙，如暴龙等相继灭绝。在这一食物链崩溃引发的灭绝事件中，为何鸟类得以幸存?
4月21日，学术期刊《BMC Evolutionary Biology》在线发表了中科院古脊椎所李志恒团队与同步辐射研究中心等多家合作单位共同完成的研究成果，对与鸟类亲缘关系最接近的非鸟类恐龙至古鸟类的牙齿演化特征进行了探讨，揭示鸟类与恐龙之间食性的差异很可能是其能够躲过灾变，幸存至今的关键。
研究团队通过同步辐射的高解析穿透式X-光显微镜，对小型非鸟类恐龙－包含伤齿龙、近鸟龙、小盗龙，以及古鸟类(见图2)－包含今鸟类、反鸟类、会鸟、热河鸟等牙齿的微结构进行对比观察和研究，发现尽管简单的釉质层在早期古鸟类中都有保留，但牙釉质与牙本质之间的多孔罩牙本质层（图3中IGS所示）皆已消失，而多孔罩牙本质(porous mantle dentin)层被认为是肉食性恐龙牙齿中发育的、避免其在掠食过程中牙齿断裂的特殊避震保护结构。不仅在古鸟类中，本次研究的一种小盗龙标本的罩牙本质层也已经消失。这意味着鸟类与部分亲缘关系相近的恐龙，其牙齿不再需要特殊的力学保护结构；间接证实了其在饮食习惯，如咬合力与掠食性方面，与肉食性恐龙产生了极大差异，通过食性转换避开了与肉食性恐龙对食物生态位的竞争，适应能力极大提高，度过最艰难的时刻。相较于古鸟类的普遍性植食或杂食化的演进趋势，虽然非鸟类恐龙的少数类群，如小盗龙，也发生了趋同演化，但仍难以避免灭绝的危机。
文章链接： https://doi.org/10.1186/s12862-020-01611-w
2020-05-19 -
生命起源是否和超临界二氧化碳有关？
（化石网报道）据中国科学院海洋研究所（海洋地质与环境重点实验室，深海研究中心）：近日，Science Bulletin作为封面文章发表了题为Discovery of supercritical carbon dioxide in a hydrothermal system的文章，报道了中国科学院海洋研究所阎军和孙卫东课题组合作首次在热液系统观测到自然状态下超临界二氧化碳流体的喷发。此次观测到的超临界二氧化碳中含有大量氮气和有机组分，为生命起源以及初始有机质的形成提供了新的启示。
在“科学”号科考船的2016年深海热液航次中，研究人员利用“发现”号深海ROV机器人上搭载的我国自主研发的深海激光拉曼光谱原位探测系统（RiP）在深海热液区（1400 m）发现了具有超临界二氧化碳流体喷发的热液喷口，利用自主研发的深海热液温度探针测定超临界二氧化碳喷口温度约为95°C，进而使用RiP探针直接在深海原位探测了喷发状态的超临界二氧化碳流体，发现深海超临界二氧化碳拉曼谱峰在频移、半峰宽等光谱参数上与实验室内模拟获得的超临界二氧化碳是完全一致的。同时，原位超临界二氧化碳拉曼光谱中不仅含有甲烷、硫化氢、硫酸根等组分的拉曼特征峰，还含有大量的氮气以及多个未知组分的拉曼峰，远远高于周围海水。虽然单从拉曼光谱信息上很难确定未知峰对应的化学物质，但是拉曼特征峰的峰位可以反映化学键的信息。对拉曼特征峰的归属表明，这些未知峰大多与C-H、C-C、C-N、N-H有关，这证明深海热液区喷发的超临界二氧化碳流体中很可能含有大量有机物质。考虑到超临界二氧化碳在甲酸、氨基酸等有机合成中的重要作用，推测这些未知的有机物很有可能与氨基酸合成相关。
地球生命起源与初始有机质形成一直广受关注。生物学研究表明超嗜热菌很可能是地球上生命的共同祖先，因此热液系统一直被认为与生命起源密切相关。但是热液流体中缺少合成氨基酸的关键元素——氮，这是早期生命起源于热液假说最致命的问题。而此次在深海热液区发现的超临界二氧化碳流体大量富集氮气，为早期地球从无机到有机的过程提供了绝佳的反应介质。近期有实验表明在超临界二氧化碳和矿物的参与下，从H2O-CO2-N2体系中可以合成四种氨基酸包括丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和精氨酸。由此作者提出了一个新的早期地球生命起源模型。月球形成后的几百万年间原始大气逐步形成，此时的原始大气中含有数百大气压的水蒸气和二氧化碳，以及氮气等。在原始海洋形成后，当温压条件大于31°C和7.3MPa时，二氧化碳将以超临界流体相态存在，因此在地球表面存在超临界态的二氧化碳层。在水圈与大气圈的交界面上，氮气和矿物微粒可以被稠密的超临界二氧化碳所吸附。超临界二氧化碳、水、氮气在矿物颗粒的催化下，形成了初始的有机物氨基酸等物质，从而完成了从无机到有机的转化，并产生了生命体必须的氨基酸等有机大分子。
2020-05-13