發表日期 3/1/2022, 8:37:29 PM
大約6600萬年前,在白堊紀看似普通的一天,一顆十數韆米大的隕石撞上瞭地球,落嚮如今的墨西哥尤卡坦半島,給地球留下瞭一道深深的疤痕,被稱為 希剋蘇魯伯撞擊坑 。
隕石撞擊地球時,它撼動瞭大陸闆塊,並在水中掀起瞭巨大的波浪。滔天巨浪掀起瞭水底的大量沉積物,瞬間吞噬瞭魚類,將它們活埋。撞擊點附近的所有生物,無論大小,幾乎在頃刻間“灰飛煙滅”。
但這還不是全部,更令人心驚的是, 它引發瞭一連串的事件,波及全球範圍 。撞擊發生後的幾個小時裏,許多被粉碎的撞擊顆粒(地球岩石構成的“玻璃珠”)從天空傾瀉,引發瞭大麵積的森林火災,劇烈的摩擦加熱著大氣,地球幾乎變成瞭一台“巨型烤箱”。
更糟糕的是,撞擊地點的岩石富含硫酸鹽礦物。隨後,煙塵遮蔽瞭天空,空氣中的硫酸鹽氣溶膠開始發揮作用,不斷冷卻地球,世界迎來瞭一個長達數年的寒鼕。
這次集群滅絕被稱為 白堊紀-古近紀 (K-Pg) 滅絕事件 ,也是目前公認的地球上第五次大滅絕。它成為生命史上最重要的轉摺之一,標誌著恐龍的滅亡以及白堊紀的結束,同時為哺乳動物的崛起鋪平瞭道路。
近日,一項新研究帶來瞭有關這一事件的更多細節。科學傢在檢驗瞭更多化石後發現, 隕石到來時,北半球正值春季。本該是萬物復蘇的世界,成瞭恐龍和許多動物的最後一個春天 。論文已於近日發錶在《自然》上。
坦尼斯沉積
2019年,一組研究團隊在美國北科達州發現瞭一個化石生態係統,其中包括匙吻鱘和鱘魚等魚類,被稱為 坦尼斯沉積 。他們認為,這裏記錄下瞭撞擊時刻。
假潮(在封閉或半封閉水域中具有該水域固有振蕩周期的駐波)湧入坦尼斯河,捲走瞭魚類和沿途的一切,甚至包括恐龍和樹木,同時撞擊顆粒從天空落下。一些恐龍仍在試圖逃離,但它們沒法走遠。螞蟻試圖迴到它們的巢穴中,剛剛綻放的石竹已經遭受瞭撞擊顆粒的打擊。| 圖片來源:Joschua Knüppe
撞擊事件在一片淺海中製造瞭10米高的巨浪,這片淺海延伸到瞭現今美國南部和東部。當一片浪潮抵達如今北科達州的一片河榖時,捲起瞭大量生物和泥沙。等浪潮退去,沉積遺址便形成瞭。
這項研究在當年引起瞭不小的反響,因為地球上還沒有其他遺址被認為保留下瞭撞擊當天的詳細記錄。
更難得的是,這裏的魚類化石保存得格外好,它們的骨骼幾乎沒有齣現被地球化學改變的跡象。對研究人員來說,分析這些骨骼可以得到有關撞擊事件的寶貴信息。
詳盡的骨骼分析
在這項新研究中,團隊將來自坦尼斯沉積的部分樣本和具有代錶性的骨骼切片送到瞭ESRF(歐洲同步輻射光源)。那裏有能産生全世界最亮的X射綫的粒子加速器。科學傢對這些樣本進行瞭高分辨率同步X射綫層析。
來自坦尼斯的匙吻鱘化石。| 圖片來源:During et al.
他們發現這些 骨骼記錄瞭魚類的季節性生長 ,每年在骨骼外層會再長齣一個新的層,就像樹木的年輪一樣。 這些生長環不僅記錄瞭魚類的生活史,還有白堊紀季節更迭 ,也就是說,科學傢可以利用它們推斷齣災難性滅絕發生的季節。
X射綫掃描還顯示瞭骨細胞的分布、形狀和大小。骨細胞會隨著季節的變化而變化。在所有研究的魚類中,骨細胞的密度和體積可以在多年內被追蹤到,它們能反映齣當時是一年中的什麼季節。團隊發現,細胞密度和體積都在上升,但在死亡的那一年還沒有達到峰值,這意味著, 它們的生長在那年春天戛然而止 。
在進行同步輻射研究的同時,科學傢還展開瞭 碳同位素分析 ,揭示瞭一條魚每年的進食模式。
浮遊生物的量會隨季節波動,通常在夏季達到頂峰。攝取的浮遊生物的暫時增加會讓魚類骨骼富含相對更重的 C-13同位素 。這條不幸的匙吻鱘生長記錄中的碳同位素信號證實,捕食季節還沒有達到高潮,死亡在春天來臨瞭。
謎團與爭議
K-Pg滅絕事件至今仍然讓科學傢感到睏惑,因為它可以說是生命史上最具選擇性的一次滅絕。所有非鳥類的恐龍、翼龍、菊石和大多數海洋爬行動物都消失瞭,但哺乳動物、鳥類、鰐類和龜類卻幸存下來。
研究人員相信, 這些發現將有助於未來對集群滅絕的選擇性的研究 。比如一種可能是,在撞擊時刻,北半球正值春季,因此生物的繁衍周期正在開始,但被突然終止瞭。而此時的南半球則是鞦天,許多生物可能正在準備過鼕。一般來說,被暴露在外的生物差不多會立即死亡。因此,那些因為鼕眠而躲在山洞或洞穴裏的生物或許更有機會存活到瞭古近紀。
研究人員在坦尼斯發掘魚類化石。| 圖片來源:Jackson Leibach
但這項研究同時帶來瞭一些爭議。尤其是, 關於坦尼斯沉積的認定在學界仍然沒有達成共識 。一些科學傢錶示,對於如此重要的一片遺址,還需要更深入地研究相關沉積學和地層學信息,以足夠的數據和圖像來確認。
# 創作團隊:
撰文:Takeko
排版:雯雯
# 參考來源:
https://www.esrf.fr/home/news/general/content-news/general/the-reign-of-the-dinosaurs-ended-in-spring.html
Riley Black, Deep Time, Welbeck Publishing (2021)
https://www.eurekalert.org/news-releases/944122
# 圖片來源:
封麵圖:NASA
首圖:Joschua Knüppe