科学家推断恐龙时代的结束大约在春季

　　大约6600万年前，一颗直径6英里的小行星撞击地球，引发了强烈的地震，震动了现在北达科他州的一条河流，这次震荡掩埋了一群古老的鱼类，这些古鱼保存的证据表明，撞击发生在北半球的春天。
　　插图：JOSCHUA KNUPE
　　撰文：MICHAEL GRESHKO
　　大约6600万年前的那次撞击结束了恐龙时代，这是地球上生命经历过的最糟糕的一天。一颗名为希克苏鲁伯（Chicxulub）的直径6英里的小行星撞上了现在墨西哥附近的水域，引发了一场大规模灭绝，导致地球上75%以上的物种死亡。
　　深不可测的强烈地震震动着地球的地壳。超过150英尺高的海啸袭击了北美海岸。在距离撞击地点数百至数千英里的地方，野火点燃了小行星最初撞击时产生的灼热羽流和随后产生的碎片洪流。
　　世界上有数百处遗址保存着这场大灾难的遗迹，但在北达科他州的一个不同寻常的遗址，似乎在撞击后一小时内死亡的鱼化石保存着一条重要的信息:地球上的生命在一个致命的春天遭受了这一毁灭性的打击。
　　发表在《自然》杂志上的一项新研究描述了这种鱼骨骼化石中的生长模式，表明它们在因丰富的食物而加速生长时死亡，这与它们在春季死亡是一致的。新的发现也为希克苏鲁伯撞击是最坏的情况提供了更多的证据。
　　在最初的灾难之后，地球上的生命面临着一个可怕的＂核冬天＂，这个冬天在撞击后持续了几个月到几年，这是夺去了大多数物种的灭绝事件的阶段。气体和粒子被抛到高空大气中，遮蔽了太阳，导致温度骤降超过60华氏度，并将中生代的生态系统拦腰斩断。
　　但是，如果小行星真的在北半球的春天撞击地球，那里的许多生物就没有足够的时间来面对这种全球性的黑暗。在春天，北半球的大部分动物都要出去寻找食物和配偶。与此同时，南半球的动物在为秋季和冬季做准备，这可能使它们在迎战灾难的最初阶段略胜一筹。
　　＂如果你不能在撞击中幸存下来，你甚至没有在核冬天中战斗的机会，＂该研究的主要作者、瑞典乌普萨拉大学的博士生Melanie During说。＂没有哪个季节比这更糟糕了。＂
　　冻结在时间中的鱼
　　这项研究是在北达科他州的塔尼斯（Tanis）遗址对这些精致化石进行的最新研究，在那里，鲟鱼和匙吻鲟被大量杀死并埋葬。嵌在鱼鳃中的碎片表明，它们在撞击后一小时左右死亡。《纽约客》2019年的一篇文章描述了该遗址的其他许多尚未科学发表的化石宝藏。
　　这个以＂失落的＂古埃及城命名的遗址坐落在私人牧场上，位于更大的地狱溪层的一小块露出地面的土地上。地狱溪层是一系列的岩层，记录了数十万年恐龙灭绝前的情况。2017年，当时在阿姆斯特丹自由大学（Free University Amsterdam）就读的一名硕士学生，带着一个包括该大学古生物学家Jan Smit和在该遗址领导挖掘工作的古生物学家Robert DePalma在内的团队拜访了塔尼斯。
　　根据Smit的说法，6600万年前，北美的这部分地区是一个河谷，被周围的洪泛区切割得超过33英尺深。希克苏鲁伯撞击地球时，引发了强烈的地震，地震穿过大陆地壳向外蔓延，在15至30分钟内到达坦尼斯。地震引发的海浪从内海向上游冲进坦尼斯遗址，迅速掩埋了当时在水中的任何东西。
　　与此同时，希克苏鲁伯陨石坑的碎片飞向高空，并聚集成细小的玻璃状物。这些被称为似曜岩（Tektite）的粒子，在撞击大约15分钟后开始下落。值得注意的是，坦尼斯的沉积物保存了由似曜岩从高处钻到地面的漏斗。这种鱼的鳃里也有似曜岩，但它们的消化道或身体里没有，这意味着这些鱼是在似曜岩开始降落到河里之后死亡的。
　　这一破坏的线索在整个遗址中都能找到。在一层沉积物中，所有的鱼都面向左边;再往上一层，它们都面朝右，就好像这些鱼在不断前进和后退的巨浪中被打翻和掩埋了一样。＂我一直把它比作一场大规模的交通事故灾难，之后被冻结和记录在原地，＂ During说。
　　古代鱼骨上的线索
　　During和Smit带着几条坦尼斯遗址的鲟鱼和匙吻鲟回到荷兰，开始分析这些骨头。这些鱼体内的某些骨骼会随着时间分层生长，就像树木的年轮一样。通过分析这些层中的线索，他们的团队希望能找出这些鱼死亡的季节。
　　例如滤食性匙吻鲟，它们保存了食物化学成分的变化。它们所吃的进行光合作用的浮游生物在春季和夏季比秋季和冬季更多产。随着浮游生物产量的激增，它们的碳-13含量也随之增加，碳-13是一种比更常见的碳-12稍重的同位素。
　　通过分析匙吻鲟骨中每一层的化学成分，During的团队发现，匙吻鲟死亡时，其碳-13值呈上升趋势，但尚未达到峰值——这是春季死亡的一个迹象。
　　研究小组还分析了其骨骼的生长模式。During和她的同事利用法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射装置对这些骨骼进行了CT扫描，该设备是一种粒子加速器，可以产生世界上最明亮的x射线。他们的目标是:精确地分析骨骼的微观结构是如何随季节变化的。
　　在春季和夏季，食物更丰富，鱼长得更快，这使得这些时期沉积的骨头更海绵和更多孔。在秋冬季节，鱼的生长速度会减慢，在骨头上留下被称为＂生长停滞线＂的坚硬层，可以说明问题。During的团队测量了从骨骼内部到最年轻的外层的变化。结果是:所有的鱼都死于它们的生长率没有达到峰值的上升时期，这一时期与春季一致。
　　由于两行证据都指向同一季节，研究人员对他们的结论更有信心。＂这就是为什么我觉得我们的研究在将研究范围缩小到一个季节方面做得很出色，＂研究合著者、乌普萨拉大学的研究员Dennis Voeten说。
　　不同半球的生命
　　对塔尼斯鱼类的新研究并不是同类中唯一的研究：2021年12月，由DePalMA领导的另一个团队在《科学报告》杂志上发表了他们自己对在塔尼斯捕获的季节的分析。这两篇论文依赖不同的化石，使用不同的技术，但得出的结论大体相似。DePalma的研究结果表明，希克苏鲁伯撞击地球的时间是在春季或夏季，这与During关于在春季撞击地球的更有限的发现相一致。
　　＂我们赞赏独立的研究工作和分析，并很高兴看到这些项目相互补充，相辅相成，有助于更丰富地了解史前世界，＂佛罗里达大西洋大学（Florida Atlantic University）教授、曼彻斯特大学（University of Manchester）博士候选人DePalma在一份电子邮件声明中说。
　　这项新研究的作者希望，这些数据将有助于进一步分析白垩纪末期的灭绝事件是如何发生的。例如，来自南半球的一些试验性迹象表明，希克苏鲁伯火山爆发后，南半球的恢复速度大约是北半球的两倍。这个信号会在多大程度上受到撞击季节的影响?
　　南半球的化石记录中可能有更多的线索，而南半球的化石记录还没有北半球的化石记录研究得那么彻底。During说:＂我认为，如果我们能够为缺乏数据的国家提供更多资金，（在南半球）就能发现真正的宝藏。＂
　　史密森尼国家自然历史博物馆馆长Kirk Johnson指出，尽管塔尼斯鱼毫无疑问会表现出季节信号，但6600万年前的地球没有今天那么剧烈的季节波动。那时，还没有永久性的极地冰盖，落叶林一直延伸到两极。因此，他质疑南半球的动植物群在面对这次冲击的直接后果方面会有多大的优势。
　　专门研究地狱溪层的古生物学家Johnson说:＂当你已经在防空洞里让炸弹落下，总比在外面修缮屋顶时让炸弹落下更好，这是一个共识和前提。＂＂（但）我认为，提出这种论点的人并没有考虑白垩纪的季节性有多小——所以它不那么重要，但它可能其实也有一点重要。＂
　　Johnson补充说，未来的研究可以验证这个想法。有了塔尼斯作为参考，Johnson和其他人正在重新评估地狱溪层的其他地点，寻找类似的沉积物，这些沉积物可能也能保存恐龙死亡的那一天，细节及其惊人。
　　＂在坦尼斯的发现对我们很有利，因为这是一件不寻常的事情，＂Johnson说。＂他们打开了一扇我们没有考虑到的窗户。＂