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恐龙灭绝那天发生了什么?鲟鱼知道答案

[ 来源:物种日历 | 作者:物种日历 | 发布时间:2022-07-27 | 浏览:761次 ]

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6600万年前,在今天被称为美国北达科他州的地方,一只鸟臀目的植食恐龙奇异龙(Thescelosaurus)正沿着海岸踱步。

奇异龙的骨架模型 | Arv nm / wikimedia

突然间它怔住了,紧张地环顾四周——大地开始震动,海水也随之翻涌,一道可达9米高的滔天巨浪正从南方逐渐形成,一路向北,吞噬一切。奇异龙开始慌不择路地逃窜,然而一切都是徒劳,它和众多动物被瞬间卷入毁灭性的海浪****、泥浆与残骸混合的洪水中,巨浪无情地把它的腿从身体上扯下来。

这只奇异龙永远不会知道,在接下来的24小时内,以它为代表的恐龙家族,正在直面一位天外来客制造的一点儿“小”摩擦——这位天外来客就是巨大的希克苏鲁伯陨石(Chicxulub asteroid),人们相信它就是恐龙灭绝的元凶。

陨石撞击事件的想象图 | Donald E. Davis

它更不会知道,千万年后,它的一条被烤焦的腿,竟然成了一种名为“人类”的生物了解这场撞击的重要证据。

奇异龙:可怜的炭烤龙腿

2021年,美国堪萨斯大学的古生物学家罗伯特•德帕尔马(Robert DePalma)率领团队进行科考。在北达科他州地狱溪地层的一处名为塔尼斯点(Tanis site)的化石点,他们发现了一条恐龙腿。这条腿虽然表面碳化,但皮肤、肌肉与骨骼保存得异常完好。

为了鉴定化石的身份,德帕尔马将化石带到伦敦,征求鸟臀目恐龙专家保罗•巴雷特(Paul Barrett)的意见。巴雷特认为,这是一只奇异龙的腿,也就是文章开头提到的遇难者。发现恐龙的干尸,并不算特别稀奇,让德帕尔马感到震惊的,是这条恐龙腿的细节所揭示的真相——它很可能是小行星撞击事件的亲历者和遇难者。

由于化石高度完整,德帕尔马和巴雷特能够试图推测这只恐龙生前遭遇了什么。巴雷特注意到,这只恐龙的骨盆与尾椎的位置发生了部分重叠,他们怀疑,这只动物在生前可能遭到了剧烈的翻滚,并像庞贝古城的遇难者一样被迅速地掩埋。最大的可能便是由小行星撞击引发的洪水,将这只可怜的动物不停翻滚、撕扯,并最终形成了我们今天看到的化石。

但是,德帕尔马和巴雷特为何会判断,这只不幸的恐龙所遭遇的洪水,是小行星撞击地球所掀起的呢?这还要从塔尼斯的来历说起。

不总是幸运的幸存者

塔尼斯化石点,最早是由北乔治亚大学的教授史蒂夫•尼克拉斯(Steve Nicklas)带领团队发现的。2012年,德帕尔马开始进行对该地点的发掘研究。2017年,德帕尔马在这里发表了一个引人注目的研究成果:塔尼斯化石点是恐龙灭绝事件的见证地点。

为什么哺乳类能够从恐龙灭绝的阴影之下幸存,并翻身农奴把歌唱,成为新时代的主宰?过去的主流说法包含哺乳动物体形小、适应性强、不挑食、恒温以及挖洞等等。其中,挖洞理论是一个比较热门的说法,因为挖洞在现代小型哺乳动物之中相当普遍,是一种有效的生存策略。但是这一点,一直缺乏化石证据的支持。

而德帕尔马的团队宣布,他们在塔尼斯发现了一个化石地穴,将有助于支持该理论:这个地穴整个构造长而狭窄,并且联通着几个烧瓶形状的腔室;在洞穴里边,散布着一些被称作白垩掠兽类(Cimolesta,意为“白垩的小贼”)的小型哺乳动物化石——毫无疑问,它们生前正是这个洞穴系统的住户。

这个洞穴里填满沉积物,其中含有很多当地的古植物(例如松、蕨类植物等)的孢子和花粉,这说明在沉积物灌入洞穴之时,外界还保留着大量植物。而在小行星撞击之后,植物被毁灭,所以洞穴之外的孢子和花粉含量很少。

图片

恐龙灭绝时期的想象图,洞穴外面的世界已经变为焦土一片了 | National Science Foundation, Zina Deretsky

根据植物沉积物,人们可以猜出这个洞穴的由来——在小行星撞击前后非常短的时间内,动物迅速挖掘了这个洞穴,然后又弃用了。填充物如同时光胶囊,保留了浩劫发生之前的一些物质。这个洞穴的主人并没有像其他哺乳动物一样,通过洞穴的庇护幸存下来,它和它的庇护所很不幸地被陨石撞击带来的尘埃重重封锁,与众多动物一样湮灭在白垩纪末期的历史洪流之中。

这个洞穴发现的意义,除了证明古哺乳动物确实能够通过挖洞幸存于末世浩劫中,还暗示了塔尼斯地区的动物们,很可能正是希克苏鲁伯陨石撞击事件的直接见证者!

鱼类:死亡摇篮

在晚白垩世末期,坦尼斯地区江河沼泽广布,是水生动物的天堂。这里的鲟鱼化石将进一步揭示,在小行星撞击前后的世界究竟发生了什么。

德帕尔马的同事梅兰尼•杜瑞(Melanie During)在2017年,多次前往坦尼斯化石点进行考察,她很确信自己找到了撞击日当天的鱼类“目击证人”——六尾于撞击日当日的鲟鱼。

对化石层析成像的数据结果表明,这些鲟鱼的鳃耙中保存了大量来自外星的****尘埃颗粒,而这些外星颗粒只有一个源头——希克苏鲁伯陨石撞击后四散的尘埃颗粒。

这些颗粒已经在鲟鱼生前过滤出来,但尚未进入口腔或进一步进入消化道,说明它们没有来得及把这些东西送进嘴里,就一命归西了。它们的死亡,很可能是因为陨石撞击引发了剧烈的湖震,导致河流突然翻涌,进而致使这些鱼类突然死亡。


鲟鱼的头骨化石,绿色部分里面的黄色小点,是困在鳃腔里的尘埃 | Melanie Aranka Dominique During et al. / Nature (2022)

杜瑞的团队在利用微X射线技术分析标本保存情况后,发现这些鲟鱼只经历了非常短暂的成岩作用便形成了化石,极有可能是在陨石撞击后被迅速掩埋导致的结果。如果这些鲟鱼确实是撞击日的“目击证人”,古生物学家和地质学家可以顺藤摸瓜,通过这些化石出土层位的年代,更详细具体地判断,6600万年前造成恐龙灭绝的陨石,究竟是什么时候撞向地球的,甚至是在什么季节。

灭绝发生在一个春天

6600万年前,巨大的希克苏鲁伯陨石撞向了今天墨西哥的尤卡坦半岛。其撞击直接影响了撞击点半径1500-4000公里内的一切,而位于撞击点3000公里外的坦尼斯地区正好被完全覆盖其中。

陨石撞击后导致的一系列连锁反应,导致了地球75%的物种彻底灭绝,也标志着中生代的终结。过去,人们将这次灭绝称作白垩纪-第三纪灭绝事件(Cretaceous–Tertiary extinction event),简称K-T灭绝事件;同时也将6500万年前视为白垩纪的结束。

“K-T灭绝事件”发生时沉积的矿物层(白线的部位) | Zimbres / wikimedia

但到了2004年,由于第三纪所涵盖的时间跨度缺乏精确的等效性,国际地层学委员会不再承认第三纪的有效性,并将第三纪拆解为古近纪与新近纪。理所当然地,国际地层学委员会鼓励使用白垩纪-古近纪灭绝事件(Cretaceous–Paleogene extinction event),简称K-Pg灭绝事件,来取代“K-T灭绝事件”这一称呼。而白垩纪与古近纪的界限也被测定为6600万年前后,不过,大众尚未适应这个全新的地质概念。

回到坦尼斯,为了弄清楚K-Pg事件发生在什么季节,杜瑞和她的同事们测量了坦尼斯的鲟鱼化石。她们发现,这些鱼类主要的生长季节大致为春季(3-6月)与秋季(9-12月),因为此时鲟鱼的食物浮游动物数量会达到高峰。杜瑞的团队通过分析碳同位素含量,判断这些鲟鱼生长情况,这样就可以知晓它们葬身于陨石撞击时的季节。

分析结果揭示, 6600万年前,希克苏鲁伯陨石在北半球的春季撞向了北美洲墨西哥湾,也就是说,恐龙很有可能是在春夏之交走向了灭绝的深渊!

春季本应是一个万物复苏,朝气蓬发的季节。但是在这个春季,几乎所有体形超过50公斤的动物在希克苏鲁伯陨石带来的浩劫中殒命。因为,北半球的大部分动物刚刚从资源匮乏的冬季缓过来,它们已经无法再次撑过这位天外来客带来的第二严冬了。

幸运的是,在撞击日发生6600万年后,我们终于发现了当日的第一现场****目击者——尽管是几条鱼类和一只恐龙剩下的腿儿。相信在不久的未来,除了坦尼斯地区外,世界各地也会陆续发现更深入的化石证据,一点一点地将6600万年前那颗陨石给我们留下的拼图补全。