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                                去地下尋找恐龍滅絕原因!獲取完整白堊紀地層記錄

                                時間:2018-06-07 15:17:02 點擊:

                                  核心提示:來源:科學大院微信公眾號  白堊紀-古近紀生物大絕滅是發生在6600萬年之前的一次大規模生物絕滅事件,這次絕滅事件對于地球上生活著的動物和植物來說是一場災難,約有75%的動物和植物在這次生物浩劫中消失...

                                  來源:科學大院微信公眾號

                                  白堊紀-古近紀生物大絕滅是發生在6600萬年之前的一次大規模生物絕滅事件,這次絕滅事件對于地球上生活著的動物和植物來說是一場災難,約有75%的動物和植物在這次生物浩劫中消失(圖1)。陸地上有一部分哺乳動物、翼龍類、鳥類、蜥蜴、昆蟲和植物,海洋中有滄龍、蛇頸龍、菊石以及各種各樣的浮游生物都發生了絕滅。而恐龍作為統治地球長達1.7億年之久地球的霸主,很不幸,也在這次絕滅事件中消失不見了。

                                圖1  顯生宙五次生物大絕滅(資料來源:修改自維基百科)圖1  顯生宙五次生物大絕滅(資料來源:修改自維基百科)

                                  在這次大絕滅事件之后,地球的生物多樣性在很長一段時間才得以恢復。但是這次大絕滅事件并沒有摧毀地球上的所有物種,如哺乳動物與鳥類就存活下來,成為了新的優勢物種。另外,許多物種在絕滅之后還發生了適應性的擴張,哺乳動物得到了空前發展,產生了許多新的物種,例如馬、鯨、蝙蝠和靈長類。

                                  罪魁禍首是小行星?

                                  白堊紀末期恐龍滅絕的原因眾說分壇,目前影響力較大的是“小行星撞擊假說”。

                                  該假說是1980年Luis Alvarez和他的團隊研究發現的。他們團隊在世界多個白堊紀-古近紀界線的黏土層中發現了異常高豐度的銥元素(Ir)。銥元素本身在地殼中的含量很低,而白堊紀-古近紀界線黏土層的銥元素豐度為正常值的近百倍。由于大部分小行星以及彗星中銥元素的豐度是很高的,因此,Alvarez團隊認為在白堊紀-古近紀之交發生了小行星撞擊事件。

                                  他們推測這顆小行星的直徑可達10千米,劇烈的撞擊釋放出相當于100萬億噸TNT炸藥的能量,是氫彈爆炸能量的兩百萬倍。撞擊假說提出約10年后,科學家在墨西哥灣的尤卡坦半島(Yucatan peninsula)發現了直徑為180~200千米的?颂K魯伯隕石坑(Chicxulub crater)(圖2),進一步證實了小行星撞擊的猜測。

                                  這次小行星撞擊事件對整個地球的生態環境造成極其惡劣的影響,導致了全球性的降溫、大范圍的野火和酸雨,以及超過11級的地震、海岸線垮塌和巨大的海嘯。

                                圖2  小行星撞擊的隕石坑位置(資料來源:http://www.jsg.utexas.edu/news/2016/10/drilling-into-dino-doomsday/)圖2  小行星撞擊的隕石坑位置(資料來源:http://www.jsg.utexas.edu/news/2016/10/drilling-into-dino-doomsday/)

                                  多事件疊加導致滅絕

                                  盡管很多證據支持現在的小行星撞擊假說,仍有很多科學家提出了不同的意見。

                                  在地質歷史時期,出現過多次的生物大絕滅事件,而這些大絕滅事件與大規;鹕絿姲l事件有著緊密聯系。如,二疊紀中期的峨眉山火山噴發事件、二疊紀末期的西伯利亞火山噴發事件和三疊紀末期的中大西洋火山噴發事件。特別是,白堊紀末期,德干高原開始大規模的火山噴發,這次噴發造成了全球性升溫以及大范圍的酸雨。而火山噴發出的玄武巖覆蓋了整個印度大陸(圖3),共約150萬平方千米,噴出的玄武巖在垂向上疊加上千千米,總量約120萬千米。

                                圖3  德干高原火山噴發堆積的玄武巖(資料來源: Archibald et al。(2010)《Science》)圖3  德干高原火山噴發堆積的玄武巖(資料來源: Archibald et al。(2010)《Science》)

                                  近年來,越來越多的研究開始關注這些地質事件之間的聯系,并提出了小行星撞擊很可能加劇了德干高原火山噴發。隨著研究的深入,科學家發現僅依靠德干高原火山噴發或者小行星撞擊單獨作用,可能并不足以引發大規模絕滅,進而提出是多事件疊加共同導致絕滅的觀點。

                                  中國地質大學(北京)王成善院士科研團隊與美、英、德等多國科學家合作得出的最新研究成果為恐龍滅絕原因提出了新證據。

                                  通常,相對海洋環境而言,地質記錄的不連續性和不完整性是制約精細研究陸地氣候變化的“瓶頸”。為了突破這一“瓶頸”,王成善院士團隊通過深入研究松遼盆地大陸科學鉆探項目圖4)——“松科二井”巖心,獲取了連續完整的地質記錄,并首次重建了相對連續的白堊紀-古近紀界線附近的陸相氣候記錄。

                                圖4  白堊紀松遼盆地大陸科學鉆探井場(資料來源:王成善院士提供)圖4  白堊紀松遼盆地大陸科學鉆探井場(資料來源:王成善院士提供)

                                  從這次重建的白堊紀-古近紀界線附近的陸相氣候記錄可以看出來,在小行星撞擊地球之前約三十萬年,地球上的溫度和大氣中的二氧化碳濃度都明顯的升高,而這與德干高原火山噴發的時間高度一致。

                                  而根據陸相記錄的研究還發現,在德干火山噴發之后,小行星撞擊之前,松遼盆地約2/3的物種已經發生了絕滅(圖5)。這說明德干火山噴發與小行星撞擊的連續二次打擊是造成恐龍等物種絕滅的原因。首先,德干火山噴發導致劇烈的升溫和二氧化碳濃度上升,破壞了生態系統的穩定性,造成了部分物種的絕滅;之后,短時間內小行星的撞擊使原本不穩定的生態系統發生崩潰,形成了壓垮駱駝的最后一根稻草。

                                圖5  白堊紀-古近紀絕滅時期溫度和二氧化碳濃度變化及物種絕滅(資料來源:Zhang et al。(2018)《Geology》)圖5  白堊紀-古近紀絕滅時期溫度和二氧化碳濃度變化及物種絕滅(資料來源:Zhang et al。(2018)《Geology》)

                                  此外,白堊紀-古近紀在地質歷史中是典型的溫室氣候時期。這一時期赤道地區海水表面溫度高達36°C,比現今高約8~10°C;赤道到兩極溫度梯度僅為24°C,比現今低約25°C;大氣CO2濃度是現今的2~4倍。除個別短暫時期外,地球南北兩極都沒有冰蓋發育;海平面比現今高約50米。

                                 。ū疚闹袠嗣鱽碓吹膱D片均已獲得授權)

                                作者:佚名 來源:網絡
                                 

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