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恐龍滅絕另有原因?新研究表明德干地盾火山噴發或是真因

歷史考古|2019-3-2 10:54

來源:國家地理中文網|作者:MICHAEL GRESHKO|1158人參與|0評論

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恐龍滅絕另有原因?新研究表明德干地盾火山噴發或是真因

  就像圖中描繪的一樣,黎明時分,一群籠罩在薄霧中的蒙古龍櫛龍聚集在一起。6600萬年前,非鳥類恐龍在一場大災難中滅絕,這場災難的罪魁禍首可能是一顆小行星的撞擊。現在,兩項新研究發現同一時期發生的巨型火山噴發可能也起到了輔助作用。

  繪圖:JOHN GURCHE

  如果問一個人恐龍是如何滅絕的,他很可能會告訴你6600萬年前災難性的一天,一顆巨大的小行星撞上地球,引發了核子寒冬。這次事件在地質記錄中留下了清楚的痕跡,在墨西哥尤卡坦半島附近也留下了一個名為??慫章巢木扌馱墑?。但自20世紀80年代以來,研究人員一直在爭論古印度的火山是否可能是物種大滅絕的一個輔助因素,甚至是主要驅動因素。

  現在,兩個獨立的研究小組構建了上述火山活動的最佳時間線。盡管使用了不同的年代測定方法,他們的兩項研究(周四發表在《科學》雜志上)在古代火山爆發的時間上大體達成了一致,這有助于闡明火山活動是如何在滅絕非鳥類恐龍的過程中發揮輔助作用的。

  “我們達成一致的地方比存在的分歧多,這是一個非常重要的結論,”利物浦大學的博士后研究員Courtney Sprain說道,利物浦大學領導了其中一項研究,另一項研究由加州大學伯克利分校的研究團隊完成。

  據這兩個研究小組稱,在??慫章巢不魘錄暗拇笤?0萬年,被稱為德干地盾的巨大火山就開始噴發,并且在白堊紀結束后的大約60萬年后才結束噴發。至少一半的火山熔巖在撞擊后溢出。

  另一項研究的領導者、普林斯頓大學的地球年代學家Blair Schoene稱:“與20年前、甚至15年前相比,這是一個很大的進步。當時兩組研究人員的年代測定方法得出結果的一致程度只有百分之幾,也就是幾百萬年。現在兩項研究之間的一致程度相當驚人?!?/p>

  不過,這些研究對火山噴發的更精確的時間和節點存在分歧,而這兩個因素在確定物種滅絕的相對原因方面至關重要。一項研究稱,在小行星撞擊地球之前的10萬年里,德干地盾的噴發量大幅上升,可能在小行星的致命撞擊之前就對一些生態系統帶來了巨大的壓力。另一項研究則發現,大部分火山熔巖是在撞擊事件發生后噴發的,這就意味著火山起到的作用較小。

  時間的皺紋

  按照現代標準衡量,德干地盾大的不可思議,這些火山在一百萬年的時間里噴出了大約56.2萬立方千米的熔巖。這些熔巖足以環繞地球形成一條寬8公里、高1.6公里的巖石帶。相比之下,2018年夏威夷基拉韋厄火山在幾個月的時間里只噴出了大約0.83立方公里的巖漿。

恐龍滅絕另有原因?新研究表明德干地盾火山噴發或是真因

  印度西高止山區的山峰由德干地盾噴發的熔巖流構成,其中散布著富含火山灰的沉積層。

  攝影:COURTNEY SPRAIN

  這些巨型火山可能還是其他物種大滅絕的原因。其中最臭名昭著的是,在二疊紀-三疊紀之間,距今大約2.52億年前,如今的西伯利亞的巨型火山可能在地球上最致命的物種大滅絕中起到了關鍵作用。不過,德干地盾究竟是如何導致恐龍滅絕的則取決于時間點。

  這就是加州大學伯克利分校和普林斯頓大學的研究小組各自前往西高止山脈的原因,西高止山脈位于印度,德干地盾曾在這里肆虐。這個地區引人注目的帶狀山谷是由這些巨型火山的殘留物塑造而成。在一些地方,冷卻熔巖形成的巖層厚度超過1.6公里。

  Sprain表示:“作為一個喜歡看巖石的人,這里是少數幾個你可以前往的地方之一,在這里你看到的所有巖石都是一樣的,而且都是由同樣的地質事件引起,這是一個非常值得前去游覽的地方?!?/p>

  Sprain的研究小組確定了熔巖中的礦物冷卻到上百攝氏度以下的年代,這會直接告訴他們熔巖噴發和冷卻的時間。相比之下,Schoene的研究小組則確定了熔巖層之間的沉積物中的鋯石晶體的年代。這些晶體在遙遠的火山中形成,憑借靠風傳播的火山灰到達這里。根據某一沉積層中鋯石年代的分布,Schoene的研究小組可以精確地測算出熔巖在其上方的沉積時間。

  盡管兩項研究在總體上達成了共識,但在時間線的細節上仍存在分歧。Schoene的研究小組在德干地盾發現了四次明顯的火山噴發的跡象,其中最大規模的一次噴發發生在小行星撞擊前的10萬年左右。這表明火山在物種滅絕中扮演著更重要的作用:火山爆發可能向大氣中注入了大量的溫室氣體和顆粒,改變了地球的氣候,給白堊紀晚期的生命帶來了巨大壓力。隨后,小行星撞擊地球,核子寒冬使地球急劇降溫,導致生態系統徹底崩潰。

  不過,Sprain的研究小組并未看到火山噴發的痕跡,他們發現,德干地盾火山75%的熔巖是在小行星撞擊地球后噴發的。這表明德干地盾的熔巖本身不可能在物種滅絕事件中起到決定性作用——從生物迅速從大規模滅絕事件中恢復的情況來看,火山噴發也沒有嚴重阻礙物種的恢復。相反,較小規模的撞擊前火山噴發可能釋放了大量氣體,進而導致撞擊前30萬年發生的變暖和變冷現象。

  Sprain的數據甚至表明,小行星撞擊事件可能導致了德干地盾在撞擊后更大規模噴發。Sprain和其合作者之一、加州大學伯克利分校的地球年代學家Paul Renne在之前的研究中提出了這一觀點。

  一個統一的理論

  在很大程度上,這兩項研究的不同之處源于重建地球的過去是非常困難。如今,科學技術已經取得了巨大的進步,以至于科學家可以將某些巖石形成的年代定位在數萬年之內。從長遠來看,這是非常精確的:如果把地球45.4億年的歷史壓縮到一年,那么我們現在可以把地質事件的時間縮短到幾分鐘??拐飭較钚卵芯康耐哦穎蝗銜鞘瀾縞獻釕貿ぱ沂攴薟舛ǖ耐哦?。

  “這有點像是對科學進展的一個簡潔說明,”美國地質調查局的地球年代學家Seth Burgess說道 他在《科學》雜志上發表的一篇相關文章中提到了這兩項研究?!壩辛爍玫募際鹺透嗟氖檔氐韃?,我們就能夠更清楚離地了解什么時候發生了什么,一個更簡單的故事也會變得更加復雜?!?/p>

  問題是??慫章巢不魘錄諞惶熘誥徒崾?。因此,在試圖確定那些在撞擊前或撞擊后形成的巖石的年代時,事件的順序仍然可能會非常模糊。比如說,波拉德普爾巖層是德干地盾熔巖的一個關鍵巖層,兩個研究小組都對其進行了研究。Sprain的數據表明,波拉德普爾巖層是在小行星撞擊地球時或之后形成的。但Schoene的模型則表明,波拉德普爾巖層形成于撞擊之前的10萬年里。

  波拉德普爾熔巖是在小行星撞擊地球之前還是之后流動,這一點非常重要。該巖層由14.6萬立方公里的熔巖組成,約占德干地盾總容量的四分之一。是波拉德普爾熔巖流動導致地球走向死亡,還是地球在死亡之后波拉德普爾熔巖才開始流動?

  “我發現很難知道我們如何才能停止爭論這個問題,”利茲大學的古生物學家Paul Wignall說道,他沒有參與兩項研究?!八孀攀奔渚鵲奶嶸?,在某種程度上講情況變得更糟,因為這表明火山噴發和撞擊的時間非常接近——幾乎無法分辨?!?/p>

  盡管如此,研究人員還是開始討論如何檢驗他們的觀點。比如說,按照Schoene的分析預測,德干地盾在長達30萬年的時間里相對平靜,有足夠的時間讓地表冷卻的熔巖受到侵蝕。如果Schoene的研究小組是正確的,那么這種古老風化的證據應該埋藏于德干地盾的地層中。

  在整個過程中,兩所大學的團隊仍然致力于通力合作——這是幾十年分歧之后達成統一的標志。加州大學伯克利分校是Luis和Walter Alvarez父子的母校,這對父子曾以倡導小行星撞擊模型而出名。與此同時,普林斯頓大學是Schoene論文的合作者Gerta Keller的母校。幾十年來,Gerta Keller一直堅持認為,德干地盾本身導致了恐龍的滅絕。

  “我們正在不斷接近正確答案,希望所有人都能對這個答案表示認可,”Sprain說道。

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