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生命史上的大规模灭绝:美国宇航局阿尔忒弥斯月球和行星防御 DART 任务的意义  

环境生命史上的大规模灭绝:美国宇航局阿尔忒弥斯月球和行星防御 DART 任务的意义  

自从地球上开始有生命以来,新物种的进化和灭绝就如影随形。 然而,在过去的 500 亿年中,至少发生过 65 次大规模的生命形式灭绝事件。 在这些事件中,超过四分之三的现有物种被淘汰。 这些被称为全球灭绝或大规模灭绝。 第五次大灭绝是大约 XNUMX 万年前白垩纪时期发生的最后一次此类事件。 这是由于小行星撞击造成的。 由此产生的条件导致恐龙从地球表面消失。 在当前的人类世时期(即人类时期),由于人为环境问题(如气候变化、污染、森林砍伐、全球变暖等)。 诸如核、生物或其他类型的战争/冲突、火山爆发或小行星撞击等自然环境灾害等其他因素也有可能引发大规模灭绝。 向太空扩散是应对生存挑战的方法之一。 美国宇航局的阿尔忒弥斯登月任务是未来殖民月球和火星向深空人类居住的开始。 通过使小行星远离地球来进行行星防御是正在考虑的另一种策略。 美国宇航局的 DART 任务是第一个这样的小行星偏转测试。 该任务将在下个月试图偏转一颗近地小行星。 

环境一直在变化。 这对生命形式产生了双重影响——虽然对那些不适合在环境中生存的人的负面选择压力导致它们灭绝,另一方面,它有利于生命形式足够灵活地适应新条件的生存。 这最终导致了新物种进化的高潮。 因此,新生命形式的灭绝和进化应该是齐头并进的,几乎从地球上生命的开始就开始了。  

然而,地球的历史并不总是一帆风顺。 有一些戏剧性和剧烈事件对生命形式产生了强烈的不利影响,导致物种大规模灭绝。 “全球灭绝”或“大规模灭绝”是用来描述大约四分之三的现有生物多样性在相对较短的地质时间间隔内灭绝的事件。 在过去的 500 亿年中,至少有 XNUMX 次大规模物种灭绝1.  

表:地球、物种和人类的大规模灭绝  

现在之前的时间(以年为单位)   活动  
13.8十亿年前  宇宙开始时间、空间和物质都始于大爆炸 
9十亿年前 太阳系形成 
4.5十亿年前 地球形成 
3.5十亿年前 生活开始了 
2.4十亿年前 蓝藻进化 
800万年前  第一种动物(海绵)进化 
541-485亿年前(寒武纪) 新生命形式的疯狂爆发  
400亿年前(奥陶纪-志留纪) 第一次大规模灭绝  称为奥陶纪-志留纪大灭绝 
365亿年前(泥盆纪) 第二次大灭绝  称为泥盆纪灭绝 
250亿年前。 (二叠纪-三叠纪)  第三次大灭绝  称为二叠纪-三叠纪灭绝,或大灭绝 地球上超过 90% 的物种灭绝 
210亿年前(三叠纪-侏罗纪)     第四次大灭绝  灭绝了许多大型动物为恐龙的繁衍扫清了道路最早的哺乳动物大约在这个时候进化  
65.5万年前(白垩纪)  第五次大灭绝  由于小行星撞击导致的白垩纪末期灭绝使恐龙的时代结束 
55万年前 最早的灵长类动物进化 
315,000年前 智人在非洲进化 
当前人类世时期(即人类时期)  第六次大灭绝 (?)  专家怀疑,由于人为环境问题(如气候变化、污染、森林砍伐、全球变暖等),地球可能已经处于或濒临大规模灭绝。此外,以下因素有可能导致大规模灭绝最终导致核/生物战争/灾难的冲突 环境灾难,例如大规模火山爆发与小行星的撞击 

这个“五巨头”灭绝是基于对数千个海洋无脊椎动物化石的数据库的分析来描述的。  

在寒武纪时期(541-485 亿年前),出现了新生命形式的疯狂爆发。 紧随其后的是地球上生命的第一次大规模灭绝,发生在 400 亿年前的奥陶纪 - 志留纪时期。 由于全球热带海洋变冷,随后海平面下降和低洼地区栖息地丧失,气候变化导致 85% 以上的海洋生物多样性灭绝。 第二次大灭绝发生在 365 亿年前的泥盆纪时期,这似乎是由于海平面高时水的氧气浓度降低造成的。 火山活动目前被认为是第二次大灭绝的诱因1.   

第三次大灭绝或二叠纪-三叠纪灭绝发生在大约 250 亿年前的二叠纪-三叠纪时期。 这也被称为大灭绝,因为地球上超过 90% 的物种被消灭了。 这是由于温室气体的大量释放,尤其是二氧化碳的六倍增加导致全球迅速变暖后的剧烈气候变化造成的2 在大气1,2. 这也解释了 210 亿年前第四次大灭绝或三叠纪-侏罗纪灭绝的原因,当时许多大型动物的灭绝为恐龙的繁衍扫清了道路。 大规模火山爆发似乎与这两次大灭绝有关。  

最近的白垩纪末期灭绝(或白垩纪-古近纪灭绝或第五次大灭绝)发生在大约 65.5 万年前。 这是生命史上最大规模的灭绝事件之一,所有非鸟类恐龙都彻底灭绝。 有鸟类和非鸟类恐龙。 鸟类恐龙是温血动物,而非鸟类恐龙是冷血动物。 会飞的爬行动物和非鸟类恐龙彻底灭绝,而鸟类恐龙的系统发育后代则存活到现代,标志着恐龙时代的突然结束。 那时,由于墨西哥希克苏鲁布的一颗大型小行星与地球的撞击,以及最终导致气候变化导致粮食供应枯竭的大规模火山爆发,环境正在发生巨大变化。 小行星撞击不仅造成了冲击波、巨大的热脉冲和海啸,而且在大气中释放了大量的尘埃和碎片,阻止了阳光到达地球表面,从而使光合作用接近停止,冬季延长。 缺乏光合作用意味着包括浮游植物和藻类在内的初级生产植物以及依赖动物物种的破坏1,3. 小行星撞击是灭绝的主要驱动力,但另一方面,当时的火山喷发通过向大气中投掷烟雾和尘埃进一步加剧了黑暗和冬季,从而导致了大规模灭绝。 另一方面,它也引起了火山活动的变暖4. 至于整个非鸟类恐龙家族的彻底灭绝,对鸟类恐龙后代的生理学研究表明,之前的卵子发育中的胚胎中缺乏维生素D3(胆钙化醇)导致死亡,导致无法繁殖。孵化5.  

在目前的人类世时期(即人类时期),一些研究人员认为,由于气候变化、污染、森林砍伐、全球变暖等人为环境问题,第六次大规模灭绝目前已经在进行中。这是基于关于对当前物种灭绝率的估计,发现其与早期大规模灭绝的物​​种灭绝率的范围相似1. 事实上,另一项研究的结果证实,目前生物多样性的灭绝率远高于从化石记录中获得的五次早期大规模灭绝的灭绝率 6,7,8 保护举措似乎没有多大帮助8. 此外,还有其他人为因素,如核战争/灾难,有可能引发大规模灭绝。 尽管全球集体采取措施并为裁军、减缓气候变化、减少碳排放和物种保护做出了持续努力,但一些研究人员建议通过进一步降低出生率和结束“增长”来缩小人类企业的规模、减少人口。狂躁'9.  

就像上一次白垩纪末期的灭绝一样,未来任何由太空和/或大规模火山爆发可能造成的环境灾难也可能对人类构成严重的生存挑战,因为从长远来看,就像每个星球一样,地球将受到来自地球的影响空间(以及火山爆发)由于长时间的黑暗而导致光合作用停止,因此所有初级生产植物和依赖动物物种都将面临灭绝。 

深空殖民化和将地球上的小行星偏离地球是人类应对太空撞击带来的生存威胁的两种可能反应。 美国宇航局的阿尔忒弥斯月球任务是向深空人类居住的开始,目的是使人类成为一个多行星物种。 该计划不仅将在月球上和月球周围创造长期的人类存在,而且还将教授为人类任务和火星居住做准备的课程。 Artemis 任务将在月球表面建立一个大本营,为宇航员提供一个在月球上生活和工作的家。 这将是人类生活在另一个天体表面的第一个例子10. NASA 的行星防御 DART 任务将测试一种使小行星偏离地球的方法。 这两项太空任务都有望减轻太空影响对人类的生存挑战。 

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作者: https://doi.org/10.29198/scieu/2208231

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参考文献:  

  1. Khlebodarova TM 和 Likhoshvai VA 2020。生命史上全球灭绝的原因:事实和假设。 Vavilovskii Zhurnal Genet Selektsii。 2020 年 24 月;4(407):419-XNUMX。 DOI: https://doi.org/10.18699/VJ20.633 | https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7716527/  
  1. Wu,Y.,Chu,D.,Tong,J. 等。 二叠纪-三叠纪大灭绝期间大气 pCO2 增加了六倍。 Nat Commun 12, 2137 (2021)。 https://doi.org/10.1038/s41467-021-22298-7  
  1. 舒尔特 P., 2010. 白垩纪-古近纪边界的希克苏鲁伯小行星撞击和大规模灭绝。 科学。 5 年 2010 月 327 日。第 5970 卷,第 XNUMX 期。DOI: https://doi.org/10.1126/science.1177265 
  1. 基亚伦萨 2020. 小行星撞击,而不是火山作用,导致了白垩纪末期恐龙的灭绝。 29 年 2020 月 117 日出版。PNAS。 29 (17084) 17093-XNUMX。 DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2006087117  
  1. 弗雷泽,D.(2019)。 恐龙为什么会灭绝? 胆钙化醇(维生素 D3)缺乏症可以解决吗? 营养科学杂志,8,E9。 DOI: https://doi.org/10.1017/jns.2019.7  
  1. 巴诺斯基广告, 2011. 地球第六次大灭绝已经到来了吗? 自然。 2011;471(7336):51-57。 DOI: https://doi.org/10.1038/nature09678  
  1. 塞巴洛斯 G., 2015. 加速现代人类引起的物种损失:进入第六次大规模灭绝。 科学。 进阶。 2015;1(5): e1400253。 DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1400253  
  1. 考伊 RH 2022.第六次大灭绝:事实,虚构还是猜测? 生物学评论。 第 97 卷,2 年 2022 月 640 日,第 663-10 页。 首次发布:2022 年 XNUMX 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1111/brv.12816 
  1. Rodolfo D.、Gerardo C. 和 Ehrlich P.,2022 年。循环排水:灭绝危机和人类的未来。 出版时间:27 年 2022 月 3772021037820210378 日。英国皇家学会生物科学哲学汇刊。 BXNUMX DOI: http://doi.org/10.1098/rstb.2021.0378 
  1. Prasad U.,2022 年。Artemis 月球任务:迈向深空人类居住区。 科学欧洲。 11 年 2022 月 XNUMX 日发布。可在 https://www.scientificeuropean.co.uk/sciences/space/artemis-moon-mission-towards-deep-space-human-habitation/  

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