自由思考的電腦對化石記錄進行了逆向工程，以確定大滅絕的原因。達特茅斯大學的科學家利用創新的電腦模型提出，火山活動而非小行星撞擊是導致恐龍大滅絕的主要原因。這種開創性的方法為研究其他地質事件開闢了新途徑。

為了解決關於6600萬年前是大規模小行星撞擊還是火山活動導致恐龍和其他眾多物種滅絕的長期爭論，達特茅斯學院的一個研究小組採取了一種創新方法–他們讓科學家不再參與爭論，而是讓計算機來決定。

研究人員在《科學》（Science）雜誌上報告了一種新的建模方法，這種方法由相互連接的處理器驅動，可以在沒有人類輸入的情況下處理大量地質和氣候數據。他們讓近130 個處理器對化石記錄進行反向分析，以確定導致白堊紀-古近紀（K-Pg）大滅絕事件的事件和條件，該事件為哺乳動物的崛起掃清了道路，其中包括導致早期人類的靈長類動物。

歷史事件的新視角

這項研究的第一作者、達特茅斯大學地球科學系研究生亞歷克斯-考克斯（Alex Cox）說：”我們的部分動機是在沒有預設假設或偏見的情況下評估這個問題。大多數模型都是向前推進的。我們對碳循環模型進行了調整，讓它反其道而行之，通過統計分析，以果找因，在向特定結果努力的過程中，只給它最基本的先驗資訊。最終，我們怎麼想或以前怎麼想並不重要–模型向我們展示了我們是如何在地質記錄中看到這些結果的。”

該模型計算了K-Pg大滅絕前後100萬年間二氧化碳排放、二氧化硫輸出和生物生產力的30多萬種可能情況。透過一種被稱為馬可夫鏈蒙特卡洛的機器學習（這與智慧型手機預測你下一步會打什麼字並無不同），這些處理器獨立合作，對它們的結論進行比較、修正和重新計算，直到它們得出一種與化石記錄中保存的結果相符的情景。

揭露大滅絕的原因

化石記錄中的地球化學和有機殘留物清楚地記錄了K-Pg 大滅絕期間的災難性狀況。在不穩定的大氣層下，食物網崩潰，世界各地的動物和植物大量死亡，大氣層中充滿了遮蔽陽光的硫、空氣中的礦物質和灼熱的二氧化碳，從寒冷的環境到炙熱的環境劇烈搖擺。

雖然大滅絕的影響是顯而易見的，但它的原因卻沒有解決。墨西哥發現了一個名為奇克蘇盧布的撞擊坑，它是由一顆數英里寬的小行星造成的。然而，由於化石證據表明這是地球歷史上前所未有的一記重拳，各種理論開始趨於一致： 這顆小行星可能撞上了一個已經被印度西部德干高原火山大規模、極其劇烈的噴發搞得焦頭爛額的星球。

但是，科學家們仍然不知道–也沒有達成一致意見–每個事件在多大程度上導致了大滅絕。因此，考克斯和他的顧問、達特茅斯大學地球科學助理教授布倫欣-凱勒（Brenhin Keller）決定”看看如果讓代碼來決定，會得到什麼結果”。

建模結果和火山影響

他們的模型表明，僅從德干火山噴出的改變氣候的氣體就足以引發全球大滅絕。在奇克蘇魯伯小行星出現之前，德干高原火山已經噴發了約30 萬年。據估計，在近100 萬年的噴發過程中，火山嚮大氣中排放了多達10.4 兆噸二氧化碳和9.3 兆噸硫磺。

凱勒說：”我們在歷史上就知道火山會導致大規模的物種滅絕，但這是首次根據火山對環境影響的證據對揮發性排放物進行的獨立估算，我們的模型在沒有人為偏見的情況下透過獨立的數據來確定產生我們在地質記錄中看到的氣候和碳循環破壞所需的二氧化碳和二氧化硫的數量。這些數量與我們預期在德干高原的排放物中看到的數量一致。”

凱勒去年發表了一篇論文，將地球五次大滅絕中的四次與火山活動聯繫起來。

小行星撞擊與現代背景

模型顯示，在奇克蘇盧布撞擊前後，深海中有機碳的累積急劇下降，這很可能是小行星導致眾多動植物物種滅絕的結果。記錄中包含了同一時期氣溫下降的痕跡，這可能是由於猛獁隕石與地球上這一地區富含硫磺的地表相撞時，將大量硫磺–一種短期冷卻劑–噴射到空氣中造成的。

小行星撞擊也很可能會釋放出二氧化碳和二氧化硫。然而，模型發現，當時這兩種氣體的排放量都沒有激增，這表明小行星對物種滅絕的影響並不取決於氣體排放。

結論

考克斯說，就現代情況而言，從2000年到2023年，化石燃料的燃燒每年向大氣排放約160億噸二氧化碳。這比科學家預測的德干高原火山最高年排放率高出100 倍。考克斯說，雖然這本身就令人震驚，但目前的二氧化碳排放量仍需要數千年才能趕上古代火山噴出的總量。

他說：”最令人振奮的是，我們取得的結果在物理上是大致合理的，這一點令人印象深刻，因為該模型在技術上完全可以在沒有更強的事先限制的情況下肆意運行。”

互聯處理器縮短了模型分析如此龐大資料集的時間，從幾個月或幾年縮短到幾個小時。他和凱勒的方法可用於反演其他地球系統模型–如氣候或碳循環模型–以評估地質事件，這些地質事件的結果眾所周知，但導致其發生的因素卻不為人知。

“這種平行反演以前從未在地球科學模型中進行過。”考克斯說：”我們的方法可以擴展到包括數千個處理器，這就為我們提供了更廣闊的解決方案空間，而且它還能很好地抵禦人為偏差。”

他笑著說：”到目前為止，我們領域的人們更著迷於這種方法的新穎性，而不是我們得出的結論。任何地球系統，如果我們只知道結果而不知道原因，那麼反演的時機就成熟了。我們對輸出了解得越多，就越能確定造成輸出的輸入的特徵。”