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[百家杂谈] 恐龙灭绝是因为火山爆发还是小行星撞击?海洋浮游生物化石给出了答案

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发表于 2020-9-13 10:12 PM |显示全部楼层


本帖最后由 源济 于 2020-9-13 10:14 PM 编辑

恐龙灭绝是因为火山爆发还是小行星撞击?海洋浮游生物化石给出了答案

 造就 造就 2020-09-13

上一次世界末日时,也就是6600万年前,地球上同时出现了两大灾难:

在我们这颗星球的一侧,一颗任性的小行星仿佛铁锤般坠落,穿过尤卡坦半岛的边缘,重重地砸进地壳。

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小行星撞击地球

大约同一时间,100万立方千米的熔岩从地表喷薄而出,向大气中释放出大量二氧化碳和硫磺,引起了气候的巨大变化,也形成了今天位于印度的德干地盾。

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德干地盾
世界各地的岩层记录和展示了接下来发生的事情。

部分鸟类幸存下来,而恐龙则无一例外地遭受了灭顶之灾。尽管尼斯湖水怪的传说仍在继续,但蛇颈龙类也在那一刻灭绝了。


但是,由于小行星撞击的时机和火山爆发的时间过于接近,地质学家们一直以来都在争论,这场大屠杀的罪魁祸首到底是谁。这场辩论愈发激烈,以至于有人称这场辩论为“科学中最持久的争论”。


直到最近,耶鲁大学古生物学家平切利·赫尔(Pincelli Hull)才加入到这场争论中。她的研究领域是海洋浮游生物化石。这一领域认为,小行星撞击是白垩纪-第三纪灭绝事件的唯一凶手。

相比这场争论,平切利·赫尔更关注的是研究在这场大事件后,物种是如何复兴的。

正如赫尔所说:“在不参与任何争论的情况下仍然有很多研究可以做”。


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今年早些时候,平切利·赫尔开始研究恐龙灭绝的原因

随着时间的推移,情况发生了变化。一位古生物学家认为,小行星和火山活动都是罪魁祸首。“我当时感觉很恼火,”赫尔说。“这不是你的研究领域,你为什么要来插手这一话题?”

但是,她很快意识到,针对这一灭绝事件,很多研究人员都认为火山理论是有潜在可能性的,并非仅仅是少数人的观点。

于是,赫尔也开始接触这个话题。这些科学家中的很多人都在研究一种准确的方法,以计算德干地盾形成的确切时间,而她也想了解这些科学新发现的证据。


研究人员早已达成共识的是,德干地盾形成于小行星撞击后的几百万年内。

在2015年,普林斯顿大学的一个研究小组发现,熔岩在撞击前25万年左右开始从地球上喷出,并在撞击后持续了50万年。

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火山爆发,引起了气候变化

而根据他们去年最新的估计,熔岩最猛烈的喷发发生在撞击前几万年(来自伯克利大学的研究团队则认为最猛烈喷发发生在撞击很短的时间内)。


这个问题看似是在争论模糊的时间概念,但其实意义重大:如果德干地盾是在小行星撞击前就开始释放熔岩和气体,那么至少随后的一部分屠杀可以归因于火山喷发带来的气候变化。

赫尔说:“这让我开始思考:这是一个悬而未决的问题。”很快她就开始付诸实践。

赫尔领导了一项全球合作项目,并在今年初公布了一个确定的时间表,记录了小型海洋化石中记录的这场灾难。该团队追踪了全球气温那一时间段内的变化。

赫尔发现,地球在撞击前确实变暖过,但在撞击前又出现了冷却的情况。虽然气候变暖事件似乎与海洋生物大规模灭绝关联性不强,但超过90%的浮游生物物种在小行星撞击后突然消失。

研究表明,德干地盾的主要影响是让那些在世界末日中幸存的物种如何生存下去,而非导致了灭绝本身。

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赫尔在耶鲁皮博迪自然历史博物馆任助理馆长

在Quanta杂志的采访中,赫尔讲述了她对于那场大灾难的看法。

这场灾难通常被称为“白垩纪-第三纪灭绝事件”,是地球历史上的一次大规模物种灭绝事件,发生于中生代白垩纪与新生代第三纪之间,约6550万年前,灭绝了当时地球上的大部分动物与植物,包含恐龙在内。

在白垩纪与第三纪的地层之间,有一层富含铱的黏土层,名为K-T界线

恐龙(不包含鸟类)的化石仅发现于K-T界线的下层,显示它们在这次灭绝事件发生时(或之前)迅速灭绝。有少部份恐龙化石发现于K-T界线之上,但这些化石被认为是因为侵蚀等作用,而被带离原本的地点,然后沉积在较年轻的沉积层。

除了恐龙以外,沧龙科、蛇颈龙目、翼龙目、以及多种的植物与无脊椎动物,也在这次事件中灭绝。哺乳动物与鸟类则存活下来,并辐射演化,成为新生代的优势动物。

以下为采访内容:


你从小就喜欢恐龙吗?


我不得不承认,当我还是孩子时,我一点也不痴迷于恐龙。


我很晚才开始了解恐龙。我来自俄亥俄州,小时候没见过大海。我记得我第一次看到海洋,看着浮游生物,在放大镜下看着水里的东西,被这些奇异的生物所震惊。


此后,我考上了研究生院,研究现代海洋生态系统,也就是从那时开始,我才开始研究物种的大规模灭绝。


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在耶鲁大学环境科学中心的赫尔

听说你高中时曾辍学去航海?


这件事发生的根源是,我是一个长期拖延者。当我本应该做高中项目时,我却在网上搜索如何环游世界。

然后,我就离开了高中大约半年时间,去到伍兹霍尔的海洋教育协会,参加海洋学、海洋历史和文学的培训。

我还坐了快艇出海,我简直太爱这种体验了,连大学都不想上。当时我的父母问,能不能去尝试着上一个学期的大学?

我当时想:我不要,我宁愿当一名水手。但后来我还是去大学上了一个学期的课,然后决定坚持学业。


一开始你的专业是研究现代的生态系统,后来转而研究6600万年前的物种灭绝,这个巨大的跳跃合乎逻辑吗?

人们一直在想,我们现在是否处于物种大规模灭绝的进程之中。距离我们最近的物种大规模灭绝是K-T大灭绝,其影响是巨大的,直到现在我们都可以看到它留下的痕迹。

我研究最近的物种大规模灭绝的另一个原因是,如果你把研究年代再向前推移,化石的数量会成倍减少,因为那时候的世界基本上是一个巨大的岩石回收厂。


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赫尔和同事从深海沉积物中收集的大量微生物化石

在海底寻找这个时期的化石样本很困难?


是的,通常样本取回来时,我们找到的不过是一管棕色的泥浆,要么就是一管灰蓝色的泥浆。

但是,当你挖到来自K-T边界的石核时,它仿佛在对我发出刺耳的叫声。这种感觉实在太棒了。


有什么挖出来的石核令你印象深刻吗?


我在2012年出海时,钻到了一个特别棒的K-T边界地带,我们很兴奋,因为得到的样本很漂亮,而且保存完好。

我整晚没睡,和我的一些朋友一起沿着这个K-T边界采集了不少样品。我们做了大量的化学成分研究,包括碳和氧同位素分析。

最后我们拿到了世界上最无聊的记录。


为什么说记录很无聊?


无聊的原因是,你仿佛在阅读数百万年的白垩纪晚期的历史。

你看到一会儿气候变暖,一会儿天气会变冷,冷暖不断交替。但实际上没有什么有意思的。然后小行星撞击发生,之后所有的记录都化为乌有。

这段无聊的历史中唯一有趣的是,我们在K-T边界前确实发现了一些火山活动,它们在记录上显示为轻微的气候变暖和冷却。

但这没什么特别值得一提的,唯一真正让你能惊喜地跳起来的是这件事情带来的影响。深海里一切都仿佛疯了一样。

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许多带有碳酸钙壳的浮游生物,在K-T边界时灭绝,这表明海洋由于小行星撞击而迅速酸化


你证实之后就把这件事情放下了?


是的,在完成这些工作之后,我继续做其他研究。

2019年,有两篇论文发表:他们给德干地盾下了两个不同的地质计时,讲述了两个不同版本的故事,主要的关注点在于熔岩的主要脉冲是什么时间开始的。

普林斯顿大学的研究人员说,它开始于撞击之前;伯克利大学的研究团队说,它开始在撞击之后。

我意识到属于我的时刻来了。我可以用我的海底数据来实际测试这两个假设。


你发现了什么?


我们在这项研究中查看的数据实际上是温度数据。然后,我们运行了一堆碳循环模型,以尝试模拟这些温度记录。

如果在撞击之前有火山活动,碳循环必须停止于火山活动的约20万年前,才能重现我们看到的温度。而如果你看看在那个时候的物种情况,会发现没有大灭绝的迹象。

生态系统确实对这种变暖做出反应,这可能是由于火山活动,但它们在撞击之前也回到了正常的基线。

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来自海洋的证据表明,小行星撞击导致了最后的大规模灭绝

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