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"成也陨石败也陨石",恐龙的出现有可能也是陨石的“功劳”

2019-12-05 03:20暂无阅读:1201评论:0

很多人都知道6500万年前恐龙是如何被一颗巨大的小行星毁灭的。但另一个有趣的理论是恐龙存活了下来,也许是由于一颗小行星在2.01亿年前横扫了恐龙的所有竞争对手,并将它们提升到了食物链的顶端,将地球带入了恐龙时代。

哥伦比亚大学的古生物学家保罗·奥尔森和地质学家丹尼斯·肯特一直在研究这一理论,以寻找小行星撞击地球导致三叠纪-侏罗纪大灭绝的证据。在过去的4.5亿年里,地球上的生命经历了至少5次大灭绝,其间生物活动突然减少,占主导地位的动物种群消失。上一次大灭绝发生在6500万年前,当时一颗巨大的陨石撞击地球,引发了森林大火、冲击波和海啸,从根本上改变了气候,导致恐龙灭绝,为哺乳动物的进化奠定了基础。现在,许多科学家相信地球上的生命正处于第六次大灭绝的边缘。人类对其他生物及其栖息地的破坏和向空气中释放大量二氧化碳是第六次大规模灭绝的原因,因为这些人类行为可能预示着另一轮快速气候变化。

第四次大灭绝的原因,为恐龙的发展铺平了道路,仍然是一个谜。奥尔森和肯特一直在从摩洛哥古老的熔岩流、威尔士海岸被海浪冲走的悬崖、新泽西州和宾夕法尼亚州的地下深处岩石中收集线索。三叠纪-侏罗纪的大灭绝灭绝了地球上一半的生物:鳗鱼状的牙形刺;哺乳动物,哺乳动物,有孔虫类,喜欢生活在沼泽地区;早期的鳄鱼;带树栖蜥蜴;许多阔叶植物和其他生物。在那之前,恐龙是相对低级别的动物,但后来它们迅速进化成更大、更多样化的物种。

到目前为止,三叠纪-侏罗纪大灭绝的确切时间还不清楚,但从化石和其他来源收集的证据证明,它发生在2.01亿年前,时间跨度只有几千年或更短。

至于诱因,科学家们认为气候正在逐渐变化,海平面已经非常高。然而,人们现在把注意力转向大规模火山爆发所产生的灰尘和二氧化碳,导致大气中冷热交替波动,这与目前人类的污染类似。

最近,奥尔森和肯特提出了另一种可能性:三次纪-侏罗纪大灭绝是由一颗小行星大小的陨石导致恐龙灭绝造成的,但这种观点的证据还不够。“关于这次灭绝,我们唯一确定的是它确实发生了,”奥尔森说。它可能持续一万多年,也可能只持续一天。

奥尔森和肯特共同撰写的一篇论文发表在《科学》(Science)杂志上。该论文显示,在三叠纪-侏罗纪大灭绝1万年之后,大型恐龙就出现在了现在的新泽西州。此外,他们还指出,那个时期的岩石中含有铱的尖刺,铱是地壳中的一种稀有元素,但富含陨石。不久,其他研究人员在三叠纪-侏罗纪边界附近发现了与之相关的证据,包括在摩洛哥和新斯科舍省发现的与之大致匹配的铱,以及在意大利被猛烈撞击而破碎的石英。但这些发现并不是最终的。首先,那个时期没有发现足够大的环形山能够如此大规模地扩展铱层或造成全球性的破坏。

同时,肯特、奥尔森和其他人开始寻找火山活动的例子。盘古大陆几乎在灭绝的同时开始分裂。逐渐分离的新世界,一个裂缝演变成后来的大西洋,伴随着成千上万年的连续流出的熔岩,形成岩浆大西洋中部省份,现在位于北美的东海岸和低于巴西和非洲的部分地区。火山爆发产生的硫磺颗粒可能会遮蔽天空多年,导致全球气温急剧下降。这些微粒很快落到地面,但是火山爆发产生的另一种物质是二氧化碳,它可以在空气中停留几个世纪,导致地球变暖。因此,冷热交替的现象在当时可能是很常见的。肯特和奥尔森已经为这个假设收集了可能是迄今为止最可靠的证据。

他们曾在《科学》(Science)杂志上发表的另一篇论文中指出,熔岩流在美国东部冲刷了好几次,每次相隔大约20万年。他们利用从现今人口稠密地区地下采集的深层岩心,分析了火山活动暂停期间积累的熔岩床和古土层。他们发现这些土壤的二氧化碳含量是现在的5到10倍,它们会产生极端高温和化学反应,使海洋酸化,足以杀死大多数动植物。“极端的高温和低温交替出现,这可能比其中一个单独出现的情况更糟,”奥尔森说。美国东北部最早的熔岩似乎是在大灭绝一万年后形成的,因此很难确定两者之间的必然联系。但奥尔森在摩洛哥阿特拉斯山脉收集的熔岩样本似乎与物种灭绝直接相关。

为了改善数据,科学家们在新泽西州收集了更多的岩芯。当陨石假说再次出现时,一个独立的科学小组重申了法国西部罗斯舒瓦尔附近侵蚀坑形成的年代。科学家们之前认为它有2.14亿年的历史,但最新的研究表明它只有2.01亿年的历史,这与三叠纪-侏罗纪的界限非常吻合。这个陨石坑的大小只有墨西哥希克苏鲁伯陨石坑的六分之一(希克苏鲁伯陨石坑与恐龙灭绝有关),可能不会引发全球性的灾难,但它足以引起奥尔森和肯特的兴趣。它们还被最近在英格兰、威尔士和北爱尔兰发现的同一时期的水成岩所吸引。一层成岩岩石似乎是由大规模海啸或地震形成或改变的,这些灾难性的自然灾害可能是由冲击造成的。

奥尔森说:“我们仍然支持火山爆发的假设,但小行星撞击地球的可能性削弱了生态系统。”现在我们有了一个巨大的突破,地震的证据,铱层的证据,和灭绝的证据,几乎是同时出现的。但我们不知道它们是否真的同时发生。

肯特说:“我们能揭开这个谜团的唯一方法是计算世界各地可能引发这一事件的确切时间,而且越精确越好。”2011年,肯特和奥尔森前往英国,研究这些岩石与物种大灭绝之间的关系,以及它们是否含有表明小行星撞击地球的铱尖。奥尔森还参观了摩洛哥的阿特拉斯山脉,那里暴露的巨大火山玄武岩和其他岩石可以追溯到那个时代。

2017年,奥尔森和肯特回到了宾夕法尼亚州埃克塞特的一个岩层中。埃克塞特是大学地质之旅的主要目的地,也是为数不多的几个肉眼可见、易于进入三叠纪和侏罗纪边界的地方之一。地质层暴露在居民区附近的悬崖上,他们希望从那里收集岩心。然而,无论灭绝的原因是什么,研究人员相信它与今天地球上正在发生的事情相似:大气的快速变化,包括大量二氧化碳的释放。显然,地球已经敲响了警钟。也许这与我们现在释放大量二氧化碳导致全球变暖的情况类似。奥尔森说:“了解二氧化碳加倍的过程对我们大有裨益。”只有先了解了时间安排的格局、基本事件和基本历史,才能试着理解我们未来将面临什么。