最后一个春天

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：Takeko，头图来自：unsplash

大约6600万年前，在白垩纪看似普通的一天，一颗十数千米大的陨石撞上了地球，落向如今的墨西哥尤卡坦半岛，给地球留下了一道深深的疤痕，被称为希克苏鲁伯撞击坑。

陨石撞击地球时，它撼动了大陆板块，并在水中掀起了巨大的波浪。滔天巨浪掀起了水底的大量沉积物，瞬间吞噬了鱼类，将它们活埋。撞击点附近的所有生物，无论大小，几乎在顷刻间“灰飞烟灭”。

但这还不是全部，更令人心惊的是，它引发了一连串的事件，波及全球范围。撞击发生后的几个小时里，许多被粉碎的撞击颗粒（地球岩石构成的“玻璃珠”）从天空倾泻，引发了大面积的森林火灾，剧烈的摩擦加热着大气，地球几乎变成了一台“巨型烤箱”。

更糟糕的是，撞击地点的岩石富含硫酸盐矿物。随后，烟尘遮蔽了天空，空气中的硫酸盐气溶胶开始发挥作用，不断冷却地球，世界迎来了一个长达数年的寒冬。

这次集群灭绝被称为白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝事件，也是目前公认的地球上第五次大灭绝。它成为生命史上最重要的转折之一，标志着恐龙的灭亡以及白垩纪的结束，同时为哺乳动物的崛起铺平了道路。

近日，一项新研究带来了有关这一事件的更多细节。科学家在检验了更多化石后发现，陨石到来时，北半球正值春季。本该是万物复苏的世界，成了恐龙和许多动物的最后一个春天。论文已于近日发表在《自然》上。

坦尼斯沉积  

2019年，一组研究团队在美国北科达州发现了一个化石生态系统，其中包括匙吻鲟和鲟鱼等鱼类，被称为坦尼斯沉积。他们认为，这里记录下了撞击时刻。

假潮（在封闭或半封闭水域中具有该水域固有振荡周期的驻波）涌入坦尼斯河，卷走了鱼类和沿途的一切，甚至包括恐龙和树木，同时撞击颗粒从天空落下。一些恐龙仍在试图逃离，但它们没法走远。蚂蚁试图回到它们的巢穴中，刚刚绽放的石竹已经遭受了撞击颗粒的打击。| 图片来源：Joschua Knüppe

撞击事件在一片浅海中制造了10米高的巨浪，这片浅海延伸到了现今美国南部和东部。当一片浪潮抵达如今北科达州的一片河谷时，卷起了大量生物和泥沙。等浪潮退去，沉积遗址便形成了。

这项研究在当年引起了不小的反响，因为地球上还没有其他遗址被认为保留下了撞击当天的详细记录。

更难得的是，这里的鱼类化石保存得格外好，它们的骨骼几乎没有出现被地球化学改变的迹象。对研究人员来说，分析这些骨骼可以得到有关撞击事件的宝贵信息。

详尽的骨骼分析  

在这项新研究中，团队将来自坦尼斯沉积的部分样本和具有代表性的骨骼切片送到了ESRF（欧洲同步辐射光源）。那里有能产生全世界最亮的X射线的粒子加速器。科学家对这些样本进行了高分辨率同步X射线层析。

来自坦尼斯的匙吻鲟化石。| 图片来源：During et al.

他们发现这些骨骼记录了鱼类的季节性生长，每年在骨骼外层会再长出一个新的层，就像树木的年轮一样。这些生长环不仅记录了鱼类的生活史，还有白垩纪季节更迭，也就是说，科学家可以利用它们推断出灾难性灭绝发生的季节。

X射线扫描还显示了骨细胞的分布、形状和大小。骨细胞会随着季节的变化而变化。在所有研究的鱼类中，骨细胞的密度和体积可以在多年内被追踪到，它们能反映出当时是一年中的什么季节。团队发现，细胞密度和体积都在上升，但在死亡的那一年还没有达到峰值，这意味着，它们的生长在那年春天戛然而止。

在进行同步辐射研究的同时，科学家还展开了碳同位素分析，揭示了一条鱼每年的进食模式。

浮游生物的量会随季节波动，通常在夏季达到顶峰。摄取的浮游生物的暂时增加会让鱼类骨骼富含相对更重的C-13同位素。这条不幸的匙吻鲟生长记录中的碳同位素信号证实，捕食季节还没有达到高潮，死亡在春天来临了。

谜团与争议  

K-Pg灭绝事件至今仍然让科学家感到困惑，因为它可以说是生命史上最具选择性的一次灭绝。所有非鸟类的恐龙、翼龙、菊石和大多数海洋爬行动物都消失了，但哺乳动物、鸟类、鳄类和龟类却幸存下来。

研究人员相信，这些发现将有助于未来对集群灭绝的选择性的研究。比如一种可能是，在撞击时刻，北半球正值春季，因此生物的繁衍周期正在开始，但被突然终止了。而此时的南半球则是秋天，许多生物可能正在准备过冬。一般来说，被暴露在外的生物差不多会立即死亡。因此，那些因为冬眠而躲在山洞或洞穴里的生物或许更有机会存活到了古近纪。

研究人员在坦尼斯发掘鱼类化石。| 图片来源：Jackson Leibach

但这项研究同时带来了一些争议。尤其是，关于坦尼斯沉积的认定在学界仍然没有达成共识。一些科学家表示，对于如此重要的一片遗址，还需要更深入地研究相关沉积学和地层学信息，以足够的数据和图像来确认。

参考来源：

https://www.esrf.fr/home/news/general/content-news/general/the-reign-of-the-dinosaurs-ended-in-spring.html

Riley Black， Deep Time， Welbeck Publishing (2021)

https://www.nature.com/articles/d41586-022-00511-x

https://www.eurekalert.org/news-releases/944122

本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：Takeko