大约在半亿年前，发生了一件神秘事件，触发了地球生命史上最重要的变革之一。物种突然爆发，无脊椎动物的多样性从极低的水平飙升至接近我们今天所见的水平。对这场“奥陶纪生物大辐射事件”最广为流传的解释是，这是由于地球过热并最终进入冰河时代所致。
但是，是什么真正触发了温度的变化呢？在我们发表在《科学进展》杂志上的新论文中，我们展示了其发生恰好与过去二十亿年来小行星带中记录的最大规模的小行星解体事件同时发生，该事件是由与其他小行星或彗星的碰撞引起的。即使在今天，地球上坠落的陨石中近三分之一都来自这颗直径150公里、位于木星和火星之间的小行星的解体。
我们的证据来自于对瑞典南部Kinnekulle和俄罗斯圣彼得堡附近Lyna河等地出露的奥陶纪（4.85亿至4.43亿年前）海底沉积物的详细研究。在Kinnekulle的一处采石场，我们发现了130多块“化石陨石”——这些是古代坠落到地球并嵌入海底沉积物中得以保存下来的岩石，就像保存动物化石一样。
除了其中一块化石陨石外，其余的（直径可达20厘米）都具有相同的成分；因此，它们都来自同一次碰撞产生的碎片。事实上，它们是由当时在小行星带解体的大型小行星的相同类型的物质构成的。另一块陨石可能来自撞击这颗大行星的小天体。
我们知道，这次小行星碰撞发生在4.66亿年前。可以通过分析奥陶纪小行星解体事件中近期坠落陨石的同位素（原子核中中子数不同的化学元素变体）来确定这一日期。因此，采石场中的化石陨石一定代表了小行星解体后不久被运往地球的物质。考虑到我们在海底发现的大量陨石，我们可以估计当时地球的陨石流量比今天高出几个数量级。
但是，我们如何知道这次轰炸产生了大量降低温度的尘埃呢？我们还研究了沉积地层中细小的、微米级的尘埃的分布。通过检测沉积物中掺杂的氦和其他物质，我们可以确定它们具有地外来源，因为只有太阳风轰击尘埃并在其抵达地球的途中富集这些元素才能解释这一切。
我们的研究结果清楚地表明，在小行星解体后不久，地球就受到了巨量的细颗粒尘埃的轰击。地质记录显示，尘埃抵达后不久，全球海平面急剧下降——这是冰河时代的开始。这是因为海水转移到了高纬度地区，那里形成了巨大的冰盖。
结果完全出乎意料：在过去的25年里，我们在理解这一时期发生的事情方面依赖于截然不同的假说。例如，虽然我们怀疑生物多样化事件与小行星解体有关，但我们认为，来自解体事件的许多小行星（而不是尘埃）才是导致这些变化的原因。直到我们获得最后的氦测量结果，一切才真相大白。
给气候研究的启示
二氧化碳排放导致全球变暖持续，而高纬度地区的气温升幅最大。根据政府间气候变化专门委员会的数据，我们正接近一种类似于4.66亿年前小行星碰撞前条件的情况。显然，继续沿着这条路走下去对生物多样性不利。
在过去十年左右的时间里，研究人员一直在讨论在发生重大气候灾难的情况下，人工冷却地球的不同方法。一种解决方案是将小行星像卫星一样放置在地球轨道上，使其能够持续释放细小尘埃，从而部分阻挡增温的阳光。
我们的研究首次表明，此类尘埃在过去曾极大地冷却了地球，这让我们有望相信它可能是一种可行的 S 人工解决方案。我们的研究可以提供一种更详细、基于经验的理解，了解其工作原理，并可用于创建和评估此类事件的计算机模型。
但就可预见的未来而言，除了减少碳排放，没有其他方法可以应对气候变化。最终，这才是保护数百万年前生命多样性发生壮丽飞跃的唯一途径。
Birger Schmitz是隆德大学的核物理学教授。
本文最初发布于The Conversation。
