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5亿年前，地球发生了轰轰烈烈的寒武纪生命大爆发，成为地球生命演化历史的里程碑。因为它实现了众多生物门类从无到有的变化，现代几乎所有动物和植物的老祖宗都在这时候出现。 但是，寒武纪的海洋依旧荒凉寂寞，因为每个新生门类的生物都只有少量的属种，而且形态相对单一。 4.9亿年前，海洋中突然发生了一些事情，导致海洋生物的多样性在几百万年内翻了三番。 新物种的活动能力变得更强，它们不再满足于只在海底玩泥巴，而是向更广阔的水域进军，在海洋的不同深度，形成多样化的生态位，整个海洋真正的变得热闹非凡，这场神秘的事件就是奥陶纪生物大辐射。 奥陶纪生物大辐射事件是继寒武纪生命大爆发后又一次世界范围内的生物大发展事件。这场生物的大发展从奥陶纪初一直延续到奥陶纪晚期。 奥陶纪海洋生态关系 在演化层次和分类等级上，这次大辐射虽逊于“寒武纪大爆发”，但其辐射规模远大于后者，是寒武纪的3倍。寒武纪生命大爆发主要体现在门纲级别的生物大辐射，而奥陶纪大辐射则在目、科、属级别的生物类群获得极大丰富和发展。 特别是海生无脊椎动物在奥陶纪的浅海中空前繁盛，在海洋生态系中占据了主导地位，以鹦鹉螺为代表的头足动物逐渐取代了奇虾成为海洋中的新霸主。 那么，究竟是什么原因促使这场生物的大辐射呢？奥陶纪生物大辐射是多重内因和外因共同作用的结果，但是最引人入胜的解释之一是：小行星带上的一颗较大的小行星碰撞，形成的大量宇宙尘埃遮蔽了太阳，导致地球降温，从而促进了奥陶纪生物大辐射。 小行星碰撞产生的尘埃导致地球冰河时代的插图。 已经证实，地球较低的温度对生物多样性的增加至关重要。因为当地球温度较低时，季节性气温变化增大，在不同的纬度地区，气温将均匀变化，从赤道到极地将形成不同的气候区，从而形成不同的生态位，有助于生物多样性的增加。 科学家发现，4.66 亿年前地球气温开始向冷转变。 20 万年后，地球温度降得更低，地球两极的海洋开始结冰，形成冰盖，冰河时代开始。与此同时，全球海平面急剧下降，海退事件发生，那是因为海水被转移到高纬度地区并被封存起来，形成大冰盖。 通常情况下，地球气候大幅度变冷主要受到地球的倾角、自转和公转轨道的周期性变化。 但是引起奥陶纪地球降温的原因有些独特，科学家推测是因为一颗处于小行星带上的行星碰撞导致大气中尘埃增加，遮挡了地球接收来自太阳的辐射，从而引起了地球的降温。 地球无时无刻不在接收来自外太空的尘埃，这些尘埃也只是我们大气中其他尘埃的一小部分。 通常情况下，地球每年大约会从外太空获得 40000 吨的太空尘埃。但是在4.66 亿年前，当小行星破裂开之后产生的灰尘比平时多得多，大概是平常年份的一千至一万倍。 在碰撞后的几百万年里的时间内，大量的尘埃会扩散到太阳系，弥漫的地球轨道附近尘埃减弱了地球直接吸收的太阳辐射，从而降低了自寒武纪以来的高温，促进海洋生物适应不同的温度梯度，形成多样化的物种分布。 那么科学家怎么知道4.66亿年前的这场小行星碰撞事件呢？答案就藏在岩石里。 一颗有 4.66 亿年历史的陨石化石，顶部有鹦鹉螺化石。 在瑞典南部的一个采石场里，科学家发现了130 多块4.66亿年前“陨石化石”。所有陨石都具有相同的成分，表明它们都是来自同一颗陨石。 当小行星破碎产生的陨石坠落到奥陶纪的海洋时，它们便嵌入海底沉积物中，然后像动物化石一样被保存下来。 除此之外，在奥陶系的沉积地层中分布着粒度非常细的微米级尘埃，通过检测沉积物中含有的氦同位素，发现这些沉积物中的氦元素缺少一个中子。 古海床沉积岩构成的悬崖。岩层中灰色的水平线显示了小行星碰撞产生的尘埃落下的位置。 通常情况下，氦原子有两个质子、两个中子和两个电子，但来自太空尘埃中的氦原子经过了太阳风的轰击，会缺失一个中子，符合这些沉积物中的物质来源于太空尘埃的推论。 同时也说明在小行星在分裂后不久，大量细粒尘埃到达地球，足以引起地球气候变化。 奥陶纪三叶虫化石 这场可遇不可求的小行星碰撞引起了一场轰轰烈烈的生物大辐射，开启了海洋无脊椎动物时代，开启了古生代生物大发展的大幕。 而就在这场生命大辐射发生两千多万年之后，地球迎来地质历史上第一次大清洗——奥陶纪生物大灭绝，地球上约85%的属都在这次事件中消失了。 但是一切会被尘土覆盖，一切又都将会在废土之上重建。生命的种子还在，进化的故事仍在继续，接下来的志留纪纪又将是一个波澜壮阔的时代！ 参考文献: 1.Jan Audun Rasmussen et al, Middle Ordovician astrochronology decouples asteroid breakup from glacially-induced biotic radiations, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26396-4 2.B. Schmitz el al., "An extraterrestrial trigger for the Mid-Ordovician ice age: Dust from the breakup of the L-chondrite parent body," Science Advances (2019). advances.sciencemag.org/content/5/9/eaax4184
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