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毁灭恐龙的小行星是如何为地球的新生命铺路?

在让非飞行恐龙灭亡的大灭绝事件发生时,几只翼龙飞过火山的想象图。 ILLUSTRATION BY STOCKTREK IMAGES, NAT GEO IMAGE

在让非飞行恐龙灭亡的大灭绝事件发生时,几只翼龙飞过火山的想象图。 ILLUSTRATION BY STOCKTREK IMAGES, NAT GEO IMAGE COLLECTION

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:TIM VERNIMMEN 编译:石颐珊):新数据揭露,在小行星撞击后死亡的海洋生物,可能为全球存活下来的生命创造了生机。

6600万年前,死亡的黑幕横扫这颗行星,一颗巨大的小行星撞入地球,在犹加敦半岛上如今的墨西哥城镇希克苏鲁伯(Chicxulub)中心,留下了直径约177公里宽的陨石坑。 这次冲击将体积超过1万9000立方公里的物质抛入空中,带来长达数十年的冬季并且使海洋酸化。 当黑幕揭开的时候,地球上超过四分之三的物种──包括许多恐龙在内──都已经死去。

然而事后看来,这些被喷入空中的落尘并不全然只有坏处。

根据一篇由三十多位科学家跨国合作的研究,这场标示白垩纪终结的大灭绝事件,可能也让海洋减缓了大约与小行星撞击同时发生的大规模火山爆发的影响。 小行星让海洋做好准备,吸收了一部分由远古印度的火山高原──德干暗色岩(Deccan Traps)所喷发出的巨量温室气体,缓解了气候暖化,若非如此,那些在小行星撞击后继续生存的早期哺乳类与许多其他物种,可能会碰上麻烦。

地球上曾漫步着超过1000种恐龙。 来了解最大和最小的恐龙是哪一种、恐龙的饮食和行为,以及牠们是如何灭绝的惊人真相。

过去研究指出,那次史诗级的喷发在小行星撞击地球时已持续进行了40万年,而有些科学家争论,这些火山气体也要对那场大灭绝负部分责任。 不过根据1月中发表在《科学》(Science)期刊上对当时全球温度的新估算来看,那场大规模火山喷发似乎不太可能促成了恐龙的殒落。

大灭绝似乎得单独算在小行星头上──而且它对海洋浮游生物造成的剧烈影响,或许舒缓了后续30万年间火山持续喷发带来的全球暖化。

浮游生物中的棕榈树

在取样自海床的泥状沈积物中,若发现有钙质介壳的浮游生物物种突然消失,则通常会伴随一层已知在小行星撞击后落下的微小玻璃珠,宾切利. 赫尔(Pincelli Hull)说道,他是耶鲁大学的古海洋学家,也是研究共同作者。

「由于这些物种似乎在小行星撞击中遭到的打击最严重,我们相信撞击释放的硫和氧化亚氮可能将海洋酸化,使这些生物的壳溶解。 」赫尔说道。 这就像把一块粉笔──它的成分是钙质介壳浮游生物的遗骸──丢进一杯醋里。 然而海洋从来不会那么酸,所以浮游生物的壳的溶解速度会缓慢许多,也不会发出嘶嘶声。

赫尔解释,同样的沈积物也可以告诉我们,全球温度是如何随时间变化。 这些变化能反映出包括二氧化碳在内的任何德干火山群放出的气体,所造成的大型影响。

「我们在这些样本中看到的深海细泥,有着像牙膏一样的黏稠度,」赫尔说:「这不像我们在陆地上熟悉的泥巴一样是由岩石构成,而是极小的钙质介壳浮游生物在死后沉降到海床上形成的化石所构成。 」

光是辨识出镶嵌在多样海床沈积层中的浮游生物,就可以透露当时的海洋气候,因为发现有些物种「就像在北极找到棕榈树一样,」宾切利说道。

此外,这些物种的外壳的化学成分,还包含了更多信息。

海洋温度会影响浮游生物将何种碳与氧同位素,纳入他们的保护性外壳中。 藉由结合从世界各处采集的深海泥巴数据,研究人员能够重建出全球温度在千百万年间是如何改变。

前途动荡

为此,研究人员调整了一套计算机模型,能够以方程序捕捉不同时期中(包括现在),地球温度变化和碳循环之间的关系。

这套模型有助于讨论一个存在40年之久、由去年2月刊在《科学》期刊上的两篇研究而再次点燃的争论。

得到最多支持的假设情境认为,德干火山的温室气体可能在这场终结白垩纪的大灭绝发生的20万到35万年前,就已大致释放完毕,或是释放的量在灭绝事件前后大致相等。 后面这个认为等量释放的论点,首先是由佛罗里达大学(University of Florida)的地质年代学家科特妮. 斯佩恩(Courtney Sprain)与他的同事们在去年2月出版的论文中提出。

「看到这个研究支持我们的发现,我当然非常兴奋。 」斯佩恩说,他并补充说去年的两篇研究,都同意一半的温室气体可能是在小行星撞击后喷发。 两篇的主要差异在于由地质年代学家布莱尔. 薛尼(Blair Schoene)领军的研究认为,就在灭绝事件前夕的10万年间,火山活动曾经活跃。 这段活跃期可能扰动环境并且与小行星一同让地球上的物种发生全球性灭绝。

然而新的计算机模型并不支持这个假设情境,反而坚持全球温度在小行星冲击前夕的时期下降了。

大灭绝前与后有多少温室气体被释放的问题依然存在。 若查看最接近小行星撞击的明确暖化时期,会发现在大灭绝前约20万年时,出现了一个大约升温摄氏两度的暖化高峰。 第二个则发生在灭绝事件后大约20万年,且暖化较不明显。

但是暖化程度较轻并不一定代表德干火山群释放较少气体,唐纳. 彭曼(Donald Penman)说,他是耶鲁大学的地质化学家与新模型的共同建立者。 而是或许还有其他更引人深思的解释。

「在大部分钙质介壳浮游生物灭绝以后,模型显示那些牠们原来用在甲壳上的化合物因而堆积,导致海洋可以吸收更多火山喷发的二氧化碳,降低全球暖化效应。 」彭曼说。

海瑟. 伯奇(Heather Birch)是英国布里斯托大学(University of Bristol)的微体古生物学者,没有参与模型制作,他同意浮游生物的组成在小行星撞击后的时期看起来差异非常大,而且这可能会影响碳的吸收。 不过伯奇提醒「只有一小部分的浮游生物形成化石,所以必须进行更多研究,才能知道这些大量二氧化碳是如何被吸收的。 」

而既然现在海洋又再度酸化──这次是由于人类造成二氧化碳增量──那么另一次的钙质介壳浮游生物大灭绝,是否能让我们脱离最糟糕的气候变迁呢?

赫尔说不用太期待。 那些浮游生物在白垩纪终结时灭绝后,气温在海洋开始吸收更多二氧化碳之前仍上升了数千年。 从人类社会的时间尺度来看,这表示我们前方还会有上千年的动荡。




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