本文由公众号 ＂把科学带回家＂ 提供给孩子最好的科学教育 恐龙灭绝场景艺术图。（图片来源：CLAUS LUNAU/SCIENCE SOURCE） 6600万年前，一颗小行星撞向地球，引发持续数千年的气候灾变，所有的非鸟恐龙在寒冷与饥饿中死去。这个＂小行星撞击学说＂，是我们最熟悉的恐龙灭绝假说。但是，真实的故事远没有如此简单。刚刚发表在《科学》杂志上的两项研究告诉我们，印度德干的超级火山喷发也是恐龙灭绝的重要推手。然而，随之而来的，是一场全新的争论…… 撰文 | 吴非 6600万年前的白垩纪末期，一块直径至少10千米的小行星碎片穿透大气层，在墨西哥犹加敦半岛砸出一个直径达180千米的陨石坑。这次能量相当于100万亿吨TNT当量的撞击让北美的生物迅速死亡，并引发海啸与超级地震。随之扬起的火山灰与二氧化硫（SO2）让阳光难以抵达地球，地球进入漫长的寒冬，生态系统陷入崩溃。很快，包括所有非鸟恐龙在内，地球上75%的物种灭绝，以恐龙为代表的中生代爬行生物偏居一隅，而曾经在角落中挣扎的哺乳动物从此站上地球舞台的中心。 这段描述，是我们最熟悉的恐龙灭绝场景。1980年，地质学家发现，常见于小行星的稀有金属铱在白垩纪末期大量出现，这让撞击理论开始进入科学家的视线。到了上世纪90年代，尤卡坦半岛的希克苏鲁伯陨石坑被发现后，科学界终于达成共识：大约6600万年前，一颗足以造成生物大灭绝的小行星光临了地球。＂小行星撞击导致恐龙灭绝＂的故事也迅速流行起来。 希克苏鲁伯陨石坑轮廓图。图片来源：（DETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE SOURCE） 但在这个看似偶然的撞击事件背后，是地质学界持续至今的一场争论。恐龙灭绝，就是一颗小行星这么简单吗？ 德干火山 争论的焦点，远在地球的另一侧。德干地盾，位于印度西部的德干高原，由面积50万平方千米、厚度超过2千米的玄武岩组成。这些暗黑色的岩体，源自一系列超级火山喷发。熔岩在地表冷却后，经过一系列地质过程，演变成今天的玄武岩。当科学家尽可能精确地测出这些岩石的年龄时，一个惊人的巧合浮出水面：那次规模惊人的火山喷发，恰巧发生在大约6600万年前！ 德干地盾。（图片来源：Nicholas/Wikipedia） 两个史诗级的地质灾难，恰好几乎同时出现在恐龙时代的尾声。谁才是恐龙灭绝的主要推手？这两次灾难之间，是否存在内在关联？ 要复原恐龙末日的场景，仅仅精确到＂大约6600万年前＂还远远不够。科学家必须找出火山喷发与小行星撞击之间准确的时间关系。这个问题看似简单：科学家只需要从德干地盾的岩石记录中找到小行星撞击的位置、火山喷发起始与结束的位置，再通过发展多年的定年技术，测定这些事件的年代。 不过，问题就在这里：在实际操作中，无论是精准定年还是寻找撞击点，都充满了挑战。在最新一期的《科学》杂志中，人们期待已久的突破终于出现。对于关心恐龙命运的吃瓜群众来说，有一个好消息和一个坏消息：好消息是，一次性出现了两篇突破性的论文；而坏消息是，这两项研究的结论存在不小的分歧。 这两项研究分别来自Courtney Sprain领导的加州大学伯克利分校团队，以及以Blair Schoene为首的普林斯顿大学团队。两支研究团队通过对德干地盾地质记录的研究，分别重建了6600万年前的恐龙灭绝场景。 两个故事 让我们首先进入伯克利团队描绘的恐龙末日。 那是6605.2万年前，这时德干高原的火山已经持续稳定地喷发了40万年，而全球气温在升高5℃后又降回原点。滚热的熔岩早已覆盖了德干高原，勾勒出一片广袤的生命禁区。对生活在全球其他区域的恐龙来说，虽说尚且谈不上灭顶之灾，但气候的反复变化让生态系统变得脆弱，这也为随后的事件埋下伏笔。 图片来源：José-Luis Olivares/MIT 小行星来了。突如其来的小行星撞向尤卡坦半岛，喷溅物索取了北美所有生物的性命。而后，火山灰与二氧化硫进入大气层，阻止阳光射向地面。短短几十年，气温下降了2~4℃，地球也进入了长达数千年的漫长冬季。气温的急剧变化与光照的减弱，让本就脆弱的生态系统举步维艰。 小行星撞击的另一个后果，是一场里氏10级的超级地震。虽然我们难以复原板块断裂的全部过程，但研究团队推断，不久之后，受全球超级地震的扰动，德干火山的喷发加剧。在撞击后的60万年间，德干火山的喷发量是小行星撞击前的3倍之多。随之释放的温室气体让地球再次进入漫长的升温模式。就这样，在冰与火的交替之间，火山完成对恐龙的致命一击。 而在普林斯顿团队的故事中，小行星撞击发生在6601.6万年前——与伯克利团队测定的时间几乎一致。同样在撞击前40万年，德干的火山喷发拉开了序幕。不过，不同于上一个故事中持续100万年的稳定喷发，Schoene认为火山喷发包含了4个活跃期；而在两次活跃期之间，是长达10万年的间歇期。有趣的是，喷发最剧烈的第2个活跃期出现在撞击之前，而小行星撞击则是落在间歇期！ Schoene论文中火山喷发的4个活跃期 我们很容易得出两个结论：1.早在小行星撞击之前，构成德干地盾的大部分岩浆已经喷出地表，因此火山对生物的影响也主要体现在撞击之前；2.撞击没有影响德干火山的喷发——撞击事件后，德干火山依然处于＂熄火＂状态。 因此，在Schoene的故事中，火山喷发与小行星撞击，看上去更像是一个惊人的巧合——两个没有任何联系，但都足以对恐龙造成毁灭性打击的事件，恰巧几乎在同一时间发生。于是，在双重打击之下，恐龙陷入万劫不复。 漏洞在哪？ 在这两个恐龙灭绝的故事中，德干地盾的火山都扮演着重要的角色。但对其与小行星撞击的联系，却有着截然不同的解读。为什么对同一地区、同一时间的研究，出现了如此差异？其中的关键在于，两项研究采用了不同的研究方法。 在地学研究中，年代测定依照的是放射性同位素的衰变——经过特定的半衰期，放射性同位素衰减一半。理论而言，不同的同位素体系，应该得出一致的结论。但在实际操作中，由于定年材料的不同、精确度的差异等因素，即使尽可能保证取样与操作的准确、进行误差校正，也往往产生不同的结果。 对于6000多万年前的白垩纪末期，两种最常使用的定年手段——Schoene团队采用的铀-铅定年，以及Sprain团队的氩/氩定年，就存在这样的问题。 两位通讯作者在称赞对方工作的同时也都指出，对方的研究中存在明显的漏洞。在Schoene看来，他们的优势在于，铀-铅定年比氩/氩定年精度更高。他们对德干火山喷发阶段的剖析，正是高精度的表现。此外，Sprain团队测定的对象（斜长石）在岩浆喷出地表之前就已经结晶成形，时间上的误差在所难免。 而在另一边，伯克利的Sprain将矛头指向测定对象的代表性。Sprain写道，他们使用的斜长石完全源自火山喷发，因此完全反映了火山喷发事件；而对方测定的锆石可能形成于喷发过程，但也可能形成于非喷发期的沉积过程，这可能是误差的重要来源。 在这两个故事中，哪一个才是更接近真相的？还是说，所有人都还没有接近真相？看来，关于恐龙灭绝的完整过程，这些地质学家还要再争论一阵子了。 原始论文： Pb constraints on pulsed eruption of the Deccan Traps across the end-Cretaceous mass extinction. DOI: 10.1126/science.aau2422 The eruptive tempo of Deccan volcanism in relation to the Cretaceous-Paleogene boundary. DOI: 10.1126/science.aav1446 本文转自公众号＂环球科学＂（huanqiukexue） 不过瘾，请戳 这个问题，计算机就算想破了脑袋也解决不了 在下一分钟里，世界上将会发生这些奇妙的事 把科学带回家 ID：steamforkids 给孩子最好的科学教育 转载请联系 kids@huanqiukexue.com 长按二维码关注我们
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