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研究消除了恐龍滅絕爭論中的人類偏見。信用:uux.cn/Pixabay/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的消除地球uux.cn）據(jù)達特茅斯學(xué)院：為了幫助解決關(guān)于6600萬年前是一顆巨大的小行星還是火山爆發(fā)導(dǎo)致恐龍和大多數(shù)其他物種滅絕的科學(xué)辯論，達特茅斯的恐龍研究人員嘗試了一種新方法——他們讓科學(xué)家遠離辯論，讓計算機來決定。滅絕
研究人員報告了一種由互連處理器驅(qū)動的爭論中新建模方法，該方法可以在沒有人類輸入的人類情況下處理大量地質(zhì)和氣候數(shù)據(jù)。這篇題為“白堊紀末期排放和出口生產(chǎn)率的研究貝葉斯反演”的論文發(fā)表在9月29日的《科學(xué)》雜志上。
他們讓近130名處理器反向分析化石記錄，消除以查明導(dǎo)致白堊紀-古近紀(K-Pg)滅絕事件的恐龍事件和條件，該事件為哺乳動物的滅絕進化掃清了道路，包括導(dǎo)致早期人類的爭論中靈長類動物。
“我們的人類部分動機是不帶預(yù)設(shè)假設(shè)或偏見地評估這個問題，”該研究的研究第一作者、達特茅斯大學(xué)地球科學(xué)系的消除研究生亞歷克斯·考克斯說?！按蠖鄶?shù)模型都是恐龍向前發(fā)展的。我們修改了一個碳循環(huán)模型，以另一種方式運行，通過統(tǒng)計使用效果來尋找原因，在它朝著特定結(jié)果發(fā)展時，只給它最少的先驗信息。
“最終，我們怎么想或者我們之前怎么想都沒關(guān)系——這個模型向我們展示了我們是如何得到我們在地質(zhì)記錄中看到的東西的，”他說。
該模型分析了K–Pg滅絕前后100萬年中二氧化碳排放、二氧化硫排放和生物生產(chǎn)力的30多萬種可能情景。通過一種被稱為馬爾可夫鏈蒙特卡羅的機器學(xué)習——這與智能手機預(yù)測你接下來會鍵入什么沒有什么不同——處理器獨立地合作，比較、修改和重新計算他們的結(jié)論，直到他們達成與化石記錄中保存的結(jié)果相匹配的場景。
化石記錄中的地球化學(xué)和有機殘留物清楚地捕捉到了K–Pg滅絕期間的災(zāi)難性條件，這是為長達千年的大災(zāi)難兩側(cè)的地質(zhì)時期而命名的。
隨著食物網(wǎng)在不穩(wěn)定的大氣下崩潰，世界各地的動物和植物都遭受了大規(guī)模的死亡，這種不穩(wěn)定的大氣充滿了吸收陽光的硫、空氣中的礦物質(zhì)和吸熱的二氧化碳，從寒冷到炎熱的條件下劇烈波動。
雖然效果很明顯，但滅絕的原因仍未解決。早期將該事件歸因于火山爆發(fā)的理論已經(jīng)被墨西哥被稱為Chicxulub的撞擊坑的發(fā)現(xiàn)所掩蓋，該撞擊坑是由一顆直徑數(shù)英里的小行星造成的，現(xiàn)在被認為是滅絕事件的主要原因。然而，這些理論已經(jīng)開始趨同，因為化石證據(jù)表明，這是一次不同于地球歷史上任何一次的組合拳:小行星可能已經(jīng)撞上了一顆已經(jīng)受到西印度德干火山群大規(guī)模、極其猛烈的火山爆發(fā)影響的行星。
但是科學(xué)家仍然不知道——也不同意——每個事件在多大程度上導(dǎo)致了大滅絕。因此，考克斯和他的顧問布倫欣·凱勒(Dartmouth Earth sciences的助理教授和該研究的合著者)決定“看看如果讓代碼來決定，你會得到什么?！?br>他們的模型表明，僅德干阱中釋放的改變氣候的氣體就足以引發(fā)全球物種滅絕。在?？颂K魯伯小行星之前，這些陷阱已經(jīng)爆發(fā)了大約30萬年。在近100萬年的噴發(fā)中，據(jù)估計，德干陷阱向大氣中排放了10.4萬億噸二氧化碳和9.3萬億噸硫。
“歷史上我們已經(jīng)知道火山會導(dǎo)致大規(guī)模滅絕，但這是第一次從環(huán)境影響的證據(jù)中獨立估計揮發(fā)性排放，”凱勒說，他去年發(fā)表了一篇論文，將地球上五次大規(guī)模滅絕中的四次與火山活動聯(lián)系起來。
“我們的模型獨立處理數(shù)據(jù)，沒有人為偏見，以確定產(chǎn)生我們在地質(zhì)記錄中看到的氣候和碳循環(huán)中斷所需的二氧化碳和二氧化硫的量。這些數(shù)量證明與我們預(yù)期的德干陷阱排放物一致，”凱勒說，他廣泛研究了德干火山活動和K–Pg滅絕之間的聯(lián)系。
該模型確實揭示了希克蘇魯伯撞擊前后深海中有機碳積累的急劇下降，這可能是小行星導(dǎo)致眾多動物和植物物種滅絕的結(jié)果。該記錄包含了大約同一時間溫度下降的痕跡，這可能是由大量的硫(一種短期冷卻劑)引起的，當這顆巨大的隕石與地球上富含硫的表面相撞時，它可能會噴射到空中。
小行星撞擊也可能釋放出碳和二氧化硫。然而，該模型發(fā)現(xiàn)，當時這兩種氣體的排放都沒有出現(xiàn)峰值，這表明小行星對滅絕的貢獻與氣體排放無關(guān)。
考克斯說，在現(xiàn)代背景下，從2000年到2023年，化石燃料的燃燒每年向大氣中排放約160億噸二氧化碳。這比科學(xué)家們預(yù)測的德干陷阱最高年排放率高出100倍。考克斯說，盡管這本身就令人擔憂，但仍需要幾千年的時間，目前的二氧化碳排放量才能與古代火山噴發(fā)的總量相當。
“最令人振奮的是，我們?nèi)〉玫慕Y(jié)果在物理上基本合理，這令人印象深刻，因為如果沒有更強的事先約束，該模型在技術(shù)上可能完全失控，”他說。
考克斯說，互連處理器將模型分析如此龐大數(shù)據(jù)集的時間從幾個月或幾年縮短到幾個小時。他和凱勒的方法可以用來反演其他地球系統(tǒng)模型，如氣候或碳循環(huán)模型，以評估結(jié)果眾所周知的地質(zhì)事件，但不是導(dǎo)致這些事件的因素。
“這種并行反演以前從未在地球科學(xué)模型中進行過。我們的方法可以擴展到包括數(shù)千個處理器，這給了我們一個更廣闊的解決方案空間來探索，并且它很難受到人類偏見的影響，”考克斯說。
“到目前為止，我們領(lǐng)域的人對這種方法的新穎性比對我們得出的結(jié)論更感興趣，”他笑著說?！叭魏挝覀冎澜Y(jié)果但不知道原因的地球系統(tǒng)都適合于反演。我們對輸出了解得越多，我們就越能更好地描述導(dǎo)致輸出的輸入。