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    恐龙灭绝另有原因?新研究表明德干地盾火山喷发或是真因

    历史考古|2019-3-2 10:54

    来源:国家地理中文网|作者:MICHAEL GRESHKO|394人参与|0评论

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    恐龙灭绝另有原因?新研究表明德干地盾火山喷发或是真因

      就像图中描绘的一样,黎明时分,一群笼罩在薄雾中的蒙古龙栉龙聚集在一起。6600万年前,非鸟类恐龙在一场大灾难中灭绝,这场灾难的罪魁祸首可能是一颗小行星的撞击。现在,两项新研究发现同一时期发生的巨型火山喷发可能也起到了辅助作用。

      绘图:JOHN GURCHE

      如果问一个人恐龙是如何灭绝的,他很可能会告诉你6600万年前灾难性的一天,一颗巨大的小行星撞上地球,引发了核子寒冬。这次事件在地质记录中留下了清楚的痕迹,在墨西哥尤卡坦半岛附近也留下了一个名为??怂章巢木扌驮墒?。但自20世纪80年代以来,研究人员一直在争论古印度的火山是否可能是物种大灭绝的一个辅助因素,甚至是主要驱动因素。

      现在,两个独立的研究小组构建了上述火山活动的最佳时间线。尽管使用了不同的年代测定方法,他们的两项研究(周四发表在《科学》杂志上)在古代火山爆发的时间上大体达成了一致,这有助于阐明火山活动是如何在灭绝非鸟类恐龙的过程中发挥辅助作用的。

      “我们达成一致的地方比存在的分歧多,这是一个非常重要的结论,”利物浦大学的博士后研究员Courtney Sprain说道,利物浦大学领导了其中一项研究,另一项研究由加州大学伯克利分校的研究团队完成。

      据这两个研究小组称,在??怂章巢不魇录暗拇笤?0万年,被称为德干地盾的巨大火山就开始喷发,并且在白垩纪结束后的大约60万年后才结束喷发。至少一半的火山熔岩在撞击后溢出。

      另一项研究的领导者、普林斯顿大学的地球年代学家Blair Schoene称:“与20年前、甚至15年前相比,这是一个很大的进步。当时两组研究人员的年代测定方法得出结果的一致程度只有百分之几,也就是几百万年。现在两项研究之间的一致程度相当惊人?!?/p>

      不过,这些研究对火山喷发的更精确的时间和节点存在分歧,而这两个因素在确定物种灭绝的相对原因方面至关重要。一项研究称,在小行星撞击地球之前的10万年里,德干地盾的喷发量大幅上升,可能在小行星的致命撞击之前就对一些生态系统带来了巨大的压力。另一项研究则发现,大部分火山熔岩是在撞击事件发生后喷发的,这就意味着火山起到的作用较小。

      时间的皱纹

      按照现代标准衡量,德干地盾大的不可思议,这些火山在一百万年的时间里喷出了大约56.2万立方千米的熔岩。这些熔岩足以环绕地球形成一条宽8公里、高1.6公里的岩石带。相比之下,2018年夏威夷基拉韦厄火山在几个月的时间里只喷出了大约0.83立方公里的岩浆。

    恐龙灭绝另有原因?新研究表明德干地盾火山喷发或是真因

      印度西高止山区的山峰由德干地盾喷发的熔岩流构成,其中散布着富含火山灰的沉积层。

      摄影:COURTNEY SPRAIN

      这些巨型火山可能还是其他物种大灭绝的原因。其中最臭名昭著的是,在二叠纪-三叠纪之间,距今大约2.52亿年前,如今的西伯利亚的巨型火山可能在地球上最致命的物种大灭绝中起到了关键作用。不过,德干地盾究竟是如何导致恐龙灭绝的则取决于时间点。

      这就是加州大学伯克利分校和普林斯顿大学的研究小组各自前往西高止山脉的原因,西高止山脉位于印度,德干地盾曾在这里肆虐。这个地区引人注目的带状山谷是由这些巨型火山的残留物塑造而成。在一些地方,冷却熔岩形成的岩层厚度超过1.6公里。

      Sprain表示:“作为一个喜欢看岩石的人,这里是少数几个你可以前往的地方之一,在这里你看到的所有岩石都是一样的,而且都是由同样的地质事件引起,这是一个非常值得前去游览的地方?!?/p>

      Sprain的研究小组确定了熔岩中的矿物冷却到上百摄氏度以下的年代,这会直接告诉他们熔岩喷发和冷却的时间。相比之下,Schoene的研究小组则确定了熔岩层之间的沉积物中的锆石晶体的年代。这些晶体在遥远的火山中形成,凭借靠风传播的火山灰到达这里。根据某一沉积层中锆石年代的分布,Schoene的研究小组可以精确地测算出熔岩在其上方的沉积时间。

      尽管两项研究在总体上达成了共识,但在时间线的细节上仍存在分歧。Schoene的研究小组在德干地盾发现了四次明显的火山喷发的迹象,其中最大规模的一次喷发发生在小行星撞击前的10万年左右。这表明火山在物种灭绝中扮演着更重要的作用:火山爆发可能向大气中注入了大量的温室气体和颗粒,改变了地球的气候,给白垩纪晚期的生命带来了巨大压力。随后,小行星撞击地球,核子寒冬使地球急剧降温,导致生态系统彻底崩溃。

      不过,Sprain的研究小组并未看到火山喷发的痕迹,他们发现,德干地盾火山75%的熔岩是在小行星撞击地球后喷发的。这表明德干地盾的熔岩本身不可能在物种灭绝事件中起到决定性作用——从生物迅速从大规模灭绝事件中恢复的情况来看,火山喷发也没有严重阻碍物种的恢复。相反,较小规模的撞击前火山喷发可能释放了大量气体,进而导致撞击前30万年发生的变暖和变冷现象。

      Sprain的数据甚至表明,小行星撞击事件可能导致了德干地盾在撞击后更大规模喷发。Sprain和其合作者之一、加州大学伯克利分校的地球年代学家Paul Renne在之前的研究中提出了这一观点。

      一个统一的理论

      在很大程度上,这两项研究的不同之处源于重建地球的过去是非常困难。如今,科学技术已经取得了巨大的进步,以至于科学家可以将某些岩石形成的年代定位在数万年之内。从长远来看,这是非常精确的:如果把地球45.4亿年的历史压缩到一年,那么我们现在可以把地质事件的时间缩短到几分钟??拐饬较钚卵芯康耐哦颖蝗衔鞘澜缟献钌贸ぱ沂攴莶舛ǖ耐哦?。

      “这有点像是对科学进展的一个简洁说明,”美国地质调查局的地球年代学家Seth Burgess说道 他在《科学》杂志上发表的一篇相关文章中提到了这两项研究?!坝辛烁玫募际鹾透嗟氖档氐鞑?,我们就能够更清楚离地了解什么时候发生了什么,一个更简单的故事也会变得更加复杂?!?/p>

      问题是??怂章巢不魇录谝惶熘诰徒崾?。因此,在试图确定那些在撞击前或撞击后形成的岩石的年代时,事件的顺序仍然可能会非常模糊。比如说,波拉德普尔岩层是德干地盾熔岩的一个关键岩层,两个研究小组都对其进行了研究。Sprain的数据表明,波拉德普尔岩层是在小行星撞击地球时或之后形成的。但Schoene的模型则表明,波拉德普尔岩层形成于撞击之前的10万年里。

      波拉德普尔熔岩是在小行星撞击地球之前还是之后流动,这一点非常重要。该岩层由14.6万立方公里的熔岩组成,约占德干地盾总容量的四分之一。是波拉德普尔熔岩流动导致地球走向死亡,还是地球在死亡之后波拉德普尔熔岩才开始流动?

      “我发现很难知道我们如何才能停止争论这个问题,”利兹大学的古生物学家Paul Wignall说道,他没有参与两项研究?!八孀攀奔渚鹊奶嵘?,在某种程度上讲情况变得更糟,因为这表明火山喷发和撞击的时间非常接近——几乎无法分辨?!?/p>

      尽管如此,研究人员还是开始讨论如何检验他们的观点。比如说,按照Schoene的分析预测,德干地盾在长达30万年的时间里相对平静,有足够的时间让地表冷却的熔岩受到侵蚀。如果Schoene的研究小组是正确的,那么这种古老风化的证据应该埋藏于德干地盾的地层中。

      在整个过程中,两所大学的团队仍然致力于通力合作——这是几十年分歧之后达成统一的标志。加州大学伯克利分校是Luis和Walter Alvarez父子的母校,这对父子曾以倡导小行星撞击模型而出名。与此同时,普林斯顿大学是Schoene论文的合作者Gerta Keller的母校。几十年来,Gerta Keller一直坚持认为,德干地盾本身导致了恐龙的灭绝。

      “我们正在不断接近正确答案,希望所有人都能对这个答案表示认可,”Sprain说道。

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