恐龙灭绝可能发生在春天

在那年这个时候,恐龙可能最为脆弱。
a dinosaur footprint in rock
大型恐龙于 6600 万年前灭绝,留下了足迹和化石。Pixabay

一项新的分析表明,6600 万年前撞击如今墨西哥地区的那颗导致恐龙灭绝的小行星是在春季抵达的。

科学家们检查了撞击后不久死亡的已石化的鱼类,并利用保存在骨骼中的生长模式和化学物质来确定事件的时间。研究人员得出结论,小行星撞击发生在北半球的春季,此时许多动物可能正在哺育幼崽,对这场灾难尤其脆弱。该团队 于 2 月 23 日在《自然》杂志上报道,小行星接触的季节很可能影响了哪些物种在随后的物种大灭绝中幸存下来。

“这项研究的结果可能有助于解释为什么一些生物在白垩纪末期灭绝,而另一些生物则挺过了这场灾难,”克利夫兰自然历史博物馆的古生物学家迈克尔·多诺万(Michael Donovan)在电子邮件中说,他并未参与这项研究。 

小行星撞击后的直接后果包括森林火灾、海啸以及达到墨西哥尤卡坦半岛奇克苏鲁伯陨石坑 2000 多英里以外地区的岩石坠落。保存有这些干扰证据的一个地点是塔尼斯事件沉积层,它位于北达科他州富含化石的地狱溪组(Hell Creek Formation)内。

小行星撞击后几十分钟内,一股 地震冲击波 震撼了塔尼斯河,并引发了巨大的水浪,将鱼类、菊石和其他海洋生物冲上岸。与此同时,被称为球粒(spherules)的熔融和气化岩石碎片被炸入大气层并重新凝固,它们如同雨点般落下,将不幸的动物掩埋。

“冲击波通过地壳传播得非常快,并在上方的水体(湖泊、河流)中引起巨大的波浪;非常类似于地震时泳池中的情况,”瑞典乌普萨拉大学脊椎动物古生物学博士生、该研究的合著者梅兰妮·杜林(Melanie During)在电子邮件中说。

为了确定这场混乱发生的时间,杜林和她的合作者检查了沉积层中发现的滤食性桨鱼和鲟鱼,它们的鳃中夹着球粒。对其中一个骨骼进行的显微 CT 扫描显示,岩石碎片尚未到达消化道,这证实了这些鱼在撞击后不久就死亡了。

研究人员还用显微镜仔细观察了鱼鳍棘和下颌骨的薄切片。杜林说,这些骨骼的生长方式类似于树木,每年都会增加一层。

来自塔尼斯的桨鱼化石。欧洲同步辐射装置

她和她的团队观察了每层中曾经容纳骨细胞的微小孔隙,这些孔隙在食物充足的温暖月份会增大密度。“[我们] 发现所有这些鱼都记录了季节性,并且在同一年份死亡:春天,”杜林说。

研究人员接着分析了生长环中不同类型的碳原子(或称为同位素)在一年中的变化。鱼从它们食用的微小生物——浮游动物——那里获得“较重”的碳同位素。当鱼死亡时,重碳同位素与较轻碳同位素的比例正在增加,但尚未完全达到夏季的典型峰值。这提供了另一个证据,表明这些鱼是在春天死亡的。

“实际的灭绝过程比这一刻要长得多,”杜林承认。但她表示,这场灾难性的季节——北半球的春天,南半球的秋天——即使在小行星的坠落 让地球陷入核冬天 之前,也可能消灭了许多生物。

杜林说,对许多生物来说,春天是经历严酷冬季后生长和繁殖的主要季节。因此,小行星撞击事件造成的环境破坏对北半球的生命可能造成了更大的影响,多诺万补充说。

南半球的植物和动物正值秋季,情况可能更好;小行星撞击时,哺乳动物正准备在洞穴中冬眠,昆虫蛹和休眠的种子也已深藏在土壤中。

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多诺万和其他研究人员此前曾报告说,南半球的生态系统可能比北半球的生态系统 从这场由小行星引发的大规模灭绝中更快地恢复。他说,尽管关于这个可怕时期的许多问题仍然存在,但这项新研究可能有助于解释这种差异。

“区域恢复模式的差异是由于距离小行星撞击点的远近、当地气候的变化、撞击发生时的季节,还是某些组合?”多诺万说。

随着研究人员继续调查灭绝恐龙的事件是如何在地球上发生的,杜林说,一个挑战是来自南半球的数据相对稀少。

杜林说,对该事件的研究“存在巨大的偏见”,主要集中在北半球的化石发现,而南半球的数据则存在许多空白。她说:“绝对值得集中精力从南半球提取更多的化石,并且通过吸纳和支持那些经常缺乏研究经费的当地研究人员来实现。”

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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