好惨一恐龙:在最后时刻,它们将所有灾难都经历个遍

好惨一恐龙:在最后时刻,它们将所有灾难都经历个遍
2019年02月26日 09:55 新浪科技综合
恐龙灭绝场景艺术图。(图片来源:CLAUS LUNAU/SCIENCE SOURCE)恐龙灭绝场景艺术图。(图片来源:CLAUS LUNAU/SCIENCE SOURCE)

  来源:环球科学

  6600万年前,一颗小行星撞向地球,引发持续数千年的气候灾变,所有的非鸟恐龙在寒冷与饥饿中死去。这个“小行星撞击学说?#20445;?#26159;我们最熟悉的恐龙灭绝假说。但是,真实的故事远没有如此简单。刚刚发表在《科学》杂志上的两项研究告诉我们,印度德干的超级火山喷发也是恐龙灭绝的重要推手。然而,随之而来的,是一场全新的争论……

  6600万年前的?#32508;?#32426;末期,一块?#26412;?#33267;少10千米的小行星碎片穿透大气层,在墨西哥犹加敦半岛?#39029;?#19968;个?#26412;?#36798;180千米的陨石?#21360;?#36825;?#25991;?#37327;相当于100万亿吨TNT当量的撞击让北美的生物迅速死亡,并引发海啸与超级地震。随之扬起的火山灰与二氧化硫(SO2)让阳光难以抵达地球,地球进入漫长的寒冬,生态系统陷入崩溃。很快,包括所有非鸟恐龙在内,地球上75%的物种灭绝,以恐龙为代表的中生代爬行生物偏居一隅,而曾经在角落中挣扎的哺乳动物从此站上地球舞台的?#34892;摹?/p>

  这段描述,是我们最熟悉的恐龙灭绝场景。1980年,地质学家发现,常见于小行星的稀有金属铱在?#32508;?#32426;末期大量出现,这让撞击理论开始进入科学家的视线。到了上世纪90年代,尤卡坦半岛的希克?#31456;?#20271;陨石坑被发现后,科学界终于达成共识:大约6600万年前,一颗足以造成生物大灭绝的小行星光临了地球。“小行星撞击导致恐龙灭绝”的故事也迅速流行起来。

 希克?#31456;?#20271;陨石坑轮廓图。图片来源?#28023;―ETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE SOURCE) 希克?#31456;?#20271;陨石坑轮廓图。图片来源?#28023;―ETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE SOURCE)

  但在这个?#27492;?#20598;然的撞击事件背后,是地质学界持续?#20004;?#30340;一场争论。恐龙灭绝,就是一颗小行星这么简单吗?

  德干火山

  争论的焦点,远在地球的另一侧。德干地盾,位于印度西部的德干高原,由面积50万平方千米、厚度超过2千米的玄武岩组成。这些暗黑色?#38590;?#20307;,源自一系列超级火山喷发。?#22441;?#22312;地表冷却后,经过一系列地?#20351;?#31243;,演变?#23665;?#22825;的玄武岩。当科学家尽可能精确地测出这些岩石的年龄时,一个惊人的巧合浮出水面:那次规模惊人的火山喷发,恰巧发生在大约6600万年前!

德干地盾。(图片来源:Nicholas/Wikipedia)德干地盾。(图片来源:Nicholas/Wikipedia)

  两个史诗级的地质灾难,恰好几乎同时出现在恐龙时代的尾声。谁才是恐龙灭绝的主要推手?这两次灾难之间,是否存在内在关联?

  要复原恐龙末日的场景,仅仅精确?#20581;?#22823;约6600万年前?#34987;?#36828;远不够。科学家必须?#39029;?#28779;山喷发与小行星撞击之间准确的时间关系。这个问题?#27492;?#31616;单:科学家只需要从德干地盾?#38590;?#30707;记录中找到小行星撞击的位置、火山喷发起始与结束的位置,再通过发展多年的定年技术,测定这些事件的年代。

  不过,问题就在这里:在实际操作中,无论是精?#32423;?#24180;还是寻找撞击点,都充满了挑?#20581;?#22312;最新一期的《科学》杂志中,人们期待已久的突破终于出现。?#26434;?#20851;心恐龙命运的吃瓜群众来说,有一个好消息和一个坏消息:好消息是,一次性出?#33267;?#20004;篇突破性的论文;而坏消息是,这两项研究的结论存在不小的分歧。

  这两项研究分别来自Courtney Sprain领导的加州大学伯?#27515;中?#22242;队,以及以Blair Schoene为首的普林斯顿大学团?#21360;?#20004;支研究团队通过对德干地盾地质记录?#38590;?#31350;,分别重建了6600万年前的恐龙灭绝场景。

  两个故事 让我们首先进入伯?#27515;?#22242;?#29992;?#32472;的恐龙末日。

  那是6605.2万年前,这时德干高原的火山已经持续稳定地喷发了40万年,而全球气温在升高5℃后又降回原点。滚热的?#22441;以?#24050;?#21754;橇说?#24178;高原,勾勒出一片广袤的生命禁区。对生活在全球其他区域的恐龙来说,虽说?#26143;?#35848;不上灭顶之灾,但气候的反复变化让生态系统变?#20040;?#24369;,这也为随后的事件埋下伏笔。

 图片来源:José-Luis Olivares/MIT 图片来源:José-Luis Olivares/MIT

  小行星来了。突如其来的小行星撞向尤卡坦半岛,喷溅物索取了北美所有生物的性命。而后,火山灰与二氧化硫进入大气层,阻止阳光射向地面。短短几十年,气温?#38470;?#20102;2~4℃,地球也进入?#39034;?#36798;数千年的漫长冬?#23613;?#27668;温的?#26412;?#21464;化与光照的减弱,让本就脆弱的生态系统举步维艰。

  小行星撞击的另一个后果,是一场里氏10级的超级地震。虽然我们难以复原板块断裂的全部过程,但研究团队推?#24076;?#19981;久之后,受全球超级地震的扰动,德干火山的喷发加剧。在撞击后的60万年间,德干火山的喷发量是小行星撞击前的3倍之多。随之释放的温室气体让地球再次进入漫长的升温模式。就这样,在冰与火的交替之间,火山完成对恐龙的?#26053;?#19968;击。

  而在普林斯顿团队的故事中,小行星撞击发生在6601.6万年前——与伯?#27515;?#22242;队测定的时间几乎一致。同样在撞击前40万年,德干的火山喷发拉开了序幕。不过,不同于上一个故事中持续100万年的稳定喷发,Schoene认为火山喷发包含了4个活跃期;而在两次活跃期之间,是长达10万年的间歇期。有趣的是,喷发最剧烈的第2个活跃期出现在撞击之前,而小行星撞击则是落在间歇期!

 Schoene论文中火山喷发的4个活跃期 Schoene论文中火山喷发的4个活跃期

  我们很容易得出两个结论:1、早在小行星撞击之前,构成德干地盾的大部分岩浆已经喷出地表,因此火山对生物的影响也主要体现在撞击之前;2、撞击没有影响德干火山的喷发——撞击事件后,德干火山依然处于“熄火”状态。

  因此,在Schoene的故事中,火山喷发与小行星撞击,看上去更像是一个惊人的巧合——两个没有任何联系,但都足?#36828;?#24656;龙造成毁灭?#28304;?#20987;的事件,恰巧几乎在同一时间发生。于是,在双重打击之下,恐龙陷入万劫不复。

  漏洞在?#27169;?/strong>

  在这两个恐龙灭绝的故事中,德干地盾的火山都扮演着重要的角色。但对其与小行星撞击的联系,却有着截然不同的解读。为什么对同一地区、同一时间?#38590;?#31350;,出?#33267;?#22914;此差异?#31185;?#20013;的关键在于,两项研究采用了不同?#38590;?#31350;方法。

  在地学研?#24656;校?#24180;代测定?#21202;?#30340;是放射性同位素的衰变——经过特定的半衰期,放射性同位素衰减一半。理论而言,不同的同位素体系,应该得出一致的结论。但在实际操作中,由于定年材料的不同、精确度的差异等因素,即使尽可能保证取样与操作的准确、进行误差校正,也往往产生不同的结果。

  ?#26434;?000多万年前的?#32508;?#32426;末期,两种最常使用的定年手段——Schoene团队采用的铀-铅定年,以及Sprain团队的氩/氩定年,就存在这样的问题。

  两位通讯作者在称赞对方工作的同时也都指出,对方?#38590;芯恐?#23384;在明显的漏洞。在Schoene看来,他们的优势在于,铀-铅定年?#20837;?氩定年精度更高。他们对德干火山喷发阶段的剖析,正是高精度的表现。此外,Sprain团队测定的对象(斜长石)在岩浆喷出地表之前就已经结晶?#23578;危?#26102;间上的误差在所难免。

  而在另一边,伯?#27515;?#30340;Sprain将矛?#20998;?#21521;测定对象的代表性。Sprain写道,他们使用的斜长石完全源自火山喷发,因此完全?#20174;?#20102;火山喷发事件;而对方测定的锆石可能形成于喷发过程,但?#37096;?#33021;形成于非喷发期的沉积过程,这可能是误差的重要来源。

  在这两个故事中,哪一个才是更接近真相的?还是说,所有人都还没有接近真相?看来,关于恐龙灭绝的完整过程,这些地质学?#19968;?#35201;再争论一阵子了。

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