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小行星撞击地球:带走了恐龙 带来了新生命

收藏 打印 发给朋友 来源: 化石网 网站编辑:化石猎人
热度44票 浏览77次 时间:2020年1月21日 12:06
在导致非鸟类恐龙死亡的大灭绝事件中,翼龙正飞过一片火山地貌。(绘制:STOCKTREK IMAGES, NAT GEO IMAGE COLLECTION)

在导致非鸟类恐龙死亡的大灭绝事件中,翼龙正飞过一片火山地貌。(绘制:STOCKTREK IMAGES, NAT GEO IMAGE COLLECTION

(化石网报道)据国家地理中文网(撰文:TIM VERNIMMEN 译者:Sky4):6600万年前,一颗巨大的小行星撞击地球,在尤卡坦半岛,也就是今天的墨西哥小镇希克苏鲁伯,留下了直径超过177公里的陨石坑。死亡瞬间笼罩整个星球。5万立方公里的物质被抛向空中,从而导致了持续几十年的冬季和酸化的海洋。当一切再次恢复正常,包括很多恐龙在内,地球上四分之三的物种都死去了。

但就事后的结果来看,这倒也不全是坏事。

由36名科学家参与的国际合作研究表明,在白垩纪末期的这次大灭绝中,海洋起到了缓和作用:在小行星撞击地球的同时,世界各地的火山正大规模喷发。古代印度,即德干地盾的火山高原释放出大量温室气体,海洋吸收了其中的一些,抑制了全球变暖,否则那些在小行星撞击后幸存的早期哺乳动物和其他物种也会遇到麻烦。

多项研究显示,当小行星撞击地球的时候,这次史诗级火山喷发已经持续了40万年,一些科学家认为,火山气体可能也与大灭绝有关。但根据对当时全球气温的最新估测,大规模火山喷发似乎不太可能导致恐龙灭绝。这项研究发表于1月16日《科学》杂志。

小行星才是幕后黑手:它给海洋浮游生物带来了巨大的影响,缓和了后面的全球变暖幅度,因为火山喷发又持续了30万年。

浮游生物的秘密

研究合著者、耶鲁大学的古生物海洋学家Pincelli Hull说,根据海底泥泞的沉积物样本,长有钙质壳的浮游生物突然消失的同时,小行星撞击地球并落下一层小颗粒。

“由于小行星撞击对这些物种的影响最大,我们认为,撞击释放的硫和一氧化二氮导致了海洋酸化,从而溶解了它们的外壳,”Hull说。这就像把一支粉笔(成分类似浮游生物的钙质残骸)扔进醋里。当然,海洋的酸度没有那么强,所以浮游生物的外壳溶解的速度会慢得多,而且也没有气泡。

这些沉积物也告诉我们,随着时间推移,全球气温发生了怎样的改变。Hull解释说,这种变化可以反映出,德干地盾的火山释放出的气体(包括二氧化碳)带来重大影响。

“样本中那些来自深海的细泥浆,其稠度简直和牙膏不相上下,”Hull说:“它与陆地上我们熟悉的泥浆不一样,不是由岩石构成的,而是钙质浮游生物的微观化石。它们死后,纷纷落到了海底。”

仅分析海底沉积物各层中的浮游生物,就可以了解当时的海洋气候,有一些物种“的价值相当于在北极发现了棕榈树”,Pincelli说。

而外壳的化学成分则包含了更多信息。

海洋温度会影响浮游生物选择哪种碳和氧的同位素融入保护壳。研究人员把从世界各地收集的深海泥浆数据结合在一起,重建了全球气温在几十万年里的变化情况。

未来的剧变

为此,研究人员采用了一个计算机模型,用方程式计算各个时期地球温度变化和碳循环之间的关联,也包括现在的情况。

去年2月,《科学》杂志发表了两项研究,一场持续了40年的争论再次引起关注,而这个模型帮助解决了这场争论。

最有可能的情况是这样的:德干地盾温室气体释放出来的时间,要么是在白垩纪末期大灭绝前20万至35年,要么是在灭绝前后。佛罗里达大学的地质年代学家Courtney Sprain和同事在发表于去年2月的论文中,首次暗示两种可能性的概率一样。

“看到这项研究支持我们的发现,我很激动,”Sprain说,去年的两项研究都认为,一半的气体是在小行星撞击后喷发出来的。但地质年代学家Blair Schoene则提出了不同的看法:他提出,火山活动发生于灭绝事件之前的10万年里,导致环境被破坏,再加上小行星撞击,全球物种遭到毁灭性打击。

新的计算机模型不支持这种假设,它认为,在小行星撞击地球之前,全球气温已经下降。

但问题还没有解决:大灭绝前后,共释放出了多少气体?看看距离小行星撞击最近的明显升温时期,那是在大灭绝前20万年前,升温幅度最高约2度。另一次不那么明显的升温则是在大灭绝后大约20万年。

但耶鲁大学的地球化学家、新模型的共同创建者Donald Penman表示,升温幅度不那么高,并不意味着德干地盾的火山释放出的气体会减少。这背后也许还有一个更有意思的解释。

“这个模型显示,在大部分钙质壳浮游生物灭绝后,它们用来打造外壳的化合物不断累积,海洋因此吸收了更多火山释放的二氧化碳,从而减轻了全球变暖的影响。”

英国布里斯托尔大学的微体古生物学家Heather Birch没有参与建模,她也同意在小行星撞击地球后,浮游生物的组成出现了很大变化,这可能影响了碳的吸收。但Birch警告说,“只有一小部分浮游生物会变成化石,我们需要更多研究才能了解大量二氧化碳是如何被吸收的”。

现在人类造成二氧化碳浓度上升,海洋再次酸化,气候变化每况愈下,还会出现拯救我们的钙质壳浮游生物大灭绝吗?

Hull说,不要太紧张。在白垩纪末期浮游生物灭绝后,到海洋开始吸收更多的二氧化碳,这之间的几千年里气温一直在上升。而在人类社会的时间尺度上,这意味着我们将迎来数千年的剧变。
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