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Feb. 05 2020

毀滅恐龍的小行星,是如何為地球的新生命鋪路?

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  • 在讓非飛行恐龍滅亡的大滅絕事件發生時,幾隻翼龍飛過火山的想像圖。ILLUSTRATION BY STOCKTREK IMAGES, NAT GEO IMAGE COLLECTION

新資料揭露,在小行星撞擊後死亡的海洋生物,可能為全球存活下來的生命創造了生機。

6600萬年前,死亡的黑幕橫掃這顆行星,一顆巨大的小行星撞入地球,在猶加敦半島上如今的墨西哥城鎮希克蘇魯伯(Chicxulub)中心,留下了直徑約177公里寬的隕石坑。這次衝擊將體積超過1萬9000立方公里的物質拋入空中,帶來長達數十年的冬季並且使海洋酸化。當黑幕揭開的時候,地球上超過四分之三的物種──包括許多恐龍在內──都已經死去。

然而事後看來,這些被噴入空中的落塵並不全然只有壞處。

根據一篇由三十多位科學家跨國合作的研究,這場標示白堊紀終結的大滅絕事件,可能也讓海洋減緩了大約與小行星撞擊同時發生的大規模火山爆發的影響。小行星讓海洋做好準備,吸收了一部分由遠古印度的火山高原──德干暗色岩(Deccan Traps)所噴發出的巨量溫室氣體,緩解了氣候暖化,若非如此,那些在小行星撞擊後繼續生存的早期哺乳類與許多其他物種,可能會碰上麻煩。

↑↑↑↑↑101史前教室:恐龍
地球上曾漫步著超過1000種恐龍。來了解最大和最小的恐龍是哪一種、恐龍的飲食和行為,以及牠們是如何滅絕的驚人真相。

過去研究指出,那次史詩級的噴發在小行星撞擊地球時已持續進行了40萬年,而有些科學家爭論,這些火山氣體也要對那場大滅絕負部分責任。不過根據1月中發表在《科學》(Science)期刊上對當時全球溫度的新估算來看,那場大規模火山噴發似乎不太可能促成了恐龍的殞落。

大滅絕似乎得單獨算在小行星頭上──而且它對海洋浮游生物造成的劇烈影響,或許舒緩了後續30萬年間火山持續噴發帶來的全球暖化。

浮游生物中的棕櫚樹

在取樣自海床的泥狀沈積物中,若發現有鈣質介殼的浮游生物物種突然消失,則通常會伴隨一層已知在小行星撞擊後落下的微小玻璃珠,賓切利.赫爾(Pincelli Hull)說道,他是耶魯大學的古海洋學家,也是研究共同作者。

「由於這些物種似乎在小行星撞擊中遭到的打擊最嚴重,我們相信撞擊釋放的硫和氧化亞氮可能將海洋酸化,使這些生物的殼溶解。」赫爾說道。這就像把一塊粉筆──它的成分是鈣質介殼浮游生物的遺骸──丟進一杯醋裡。然而海洋從來不會那麼酸,所以浮游生物的殼的溶解速度會緩慢許多,也不會發出嘶嘶聲。

赫爾解釋,同樣的沈積物也可以告訴我們,全球溫度是如何隨時間變化。這些變化能反映出包括二氧化碳在內的任何德干火山群放出的氣體,所造成的大型影響。

「我們在這些樣本中看到的深海細泥,有著像牙膏一樣的黏稠度,」赫爾說:「這不像我們在陸地上熟悉的泥巴一樣是由岩石構成,而是極小的鈣質介殼浮游生物在死後沉降到海床上形成的化石所構成。」

光是辨識出鑲嵌在多樣海床沈積層中的浮游生物,就可以透露當時的海洋氣候,因為發現有些物種「就像在北極找到棕櫚樹一樣,」賓切利說道。

此外,這些物種的外殼的化學成分,還包含了更多資訊。

海洋溫度會影響浮游生物將何種碳與氧同位素,納入他們的保護性外殼中。藉由結合從世界各處採集的深海泥巴資料,研究人員能夠重建出全球溫度在千百萬年間是如何改變。

前途動盪

為此,研究人員調整了一套電腦模型,能夠以方程式捕捉不同時期中(包括現在),地球溫度變化和碳循環之間的關係。

這套模型有助於討論一個存在40年之久、由去年2月刊在《科學》期刊上的兩篇研究而再次點燃的爭論。

得到最多支持的假設情境認為,德干火山的溫室氣體可能在這場終結白堊紀的大滅絕發生的20萬到35萬年前,就已大致釋放完畢,或是釋放的量在滅絕事件前後大致相等。後面這個認為等量釋放的論點,首先是由佛羅里達大學(University of Florida)的地質年代學家科特妮.斯佩恩(Courtney Sprain)與他的同事們在去年2月出版的論文中提出。

「看到這個研究支持我們的發現,我當然非常興奮。」斯佩恩說,他並補充說去年的兩篇研究,都同意一半的溫室氣體可能是在小行星撞擊後噴發。兩篇的主要差異在於由地質年代學家布雷爾.薛尼(Blair Schoene)領軍的研究認為,就在滅絕事件前夕的10萬年間,火山活動曾經活躍。這段活躍期可能擾動環境並且與小行星一同讓地球上的物種發生全球性滅絕。

然而新的電腦模型並不支持這個假設情境,反而堅持全球溫度在小行星衝擊前夕的時期下降了。

大滅絕前與後有多少溫室氣體被釋放的問題依然存在。若查看最接近小行星撞擊的明確暖化時期,會發現在大滅絕前約20萬年時,出現了一個大約升溫攝氏兩度的暖化高峰。第二個則發生在滅絕事件後大約20萬年,且暖化較不明顯。

但是暖化程度較輕並不一定代表德干火山群釋放較少氣體,唐納.彭曼(Donald Penman)說,他是耶魯大學的地質化學家與新模型的共同建立者。而是或許還有其他更引人深思的解釋。

「在大部分鈣質介殼浮游生物滅絕以後,模型顯示那些牠們原來用在甲殼上的化合物因而堆積,導致海洋可以吸收更多火山噴發的二氧化碳,降低全球暖化效應。」彭曼說。

海瑟.伯奇(Heather Birch)是英國布里斯托大學(University of Bristol)的微體古生物學者,沒有參與模型製作,他同意浮游生物的組成在小行星撞擊後的時期看起來差異非常大,而且這可能會影響碳的吸收。不過伯奇提醒「只有一小部分的浮游生物形成化石,所以必須進行更多研究,才能知道這些大量二氧化碳是如何被吸收的。」

而既然現在海洋又再度酸化──這次是由於人類造成二氧化碳增量──那麼另一次的鈣質介殼浮游生物大滅絕,是否能讓我們脫離最糟糕的氣候變遷呢?

赫爾說不用太期待。那些浮游生物在白堊紀終結時滅絕後,氣溫在海洋開始吸收更多二氧化碳之前仍上升了數千年。從人類社會的時間尺度來看,這表示我們前方還會有上千年的動盪。

延伸閱讀:你甘願為恐龍化石冒坐牢風險嗎?這個人就會!神奇恐龍」化石,顛覆了世界上最大恐龍的起源故事

SEP. 2020

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