突破性研究指出導致恐龍滅絕的Chicxulub小行星撞擊地球的季節時間

由佛羅里達大西洋大學(FAU)的研究人員和一個國際科學家團隊領導的一項突破性研究最終確認了災難性的Chicxulub小行星撞擊地球的季節:春季,它在6600萬年前造成了恐龍和地球上75%的生命的滅絕。此次撞擊結束了恐龍對地球長達1.65億年的統治,並改變了地球上的進化進程。

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發表在《科學報告》雜誌上的這項研究結果,大大增強了追蹤地球上生命受損的最初階段的能力。研究高級作者、FAU查爾斯·E·施密特科學學院地球科學系的兼職教授Robert DePalma;以及研究第二作者,FAU地球科學系的副教授Anton Oleinik博士,為了解導致恐龍滅絕的巨大撞擊的能力做出了重大的科學貢獻。

DePalma說:“一年中的時間在許多生物功能中起着重要作用,如繁殖、進食策略、宿主與寄生蟲的相互作用、季節性休眠和繁殖模式。因此,一個全球規模的災害的一年中的時間可以在它對生命的影響有多嚴重方面發揮很大的作用,這並不奇怪。因此,Chicxulub撞擊的季節性時間一直是白堊紀末滅絕故事的一個關鍵問題。直到現在,這個問題的答案仍然不清楚。”

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幾十年來,人們已經知道災難性的Chicxulub小行星撞擊在6600萬年前的尤卡坦半島。這次撞擊引發了地球歷史上第三大滅絕,極大地改變了全球生物群落,與當前的全球生態危機直接相關。然而,關於撞擊后發生了什麼以及這些事件如何導致了地球歷史上第三大滅絕的更多細節仍然非常模糊。

這項新研究是一項長期的努力,從2014年開始,科學家通過應用傳統和前沿技術的結合,拼湊出一系列線索,使Chicxulub撞擊事件的季節得以確定。DePalma檢查了北達科他州西南部的Tanis研究地點,這是世界上最詳細的白堊紀-古近紀界線(K-Pg界線)遺址之一,以了解大滅絕事件的內部運作。這項研究提供了重要的新數據,同時建立了新的學術橋樑。

“北達科他州的這個獨特的遺址曾產生了大量新的和令人興奮的信息。”Oleinik說:“在該遺址收集的現場數據,經過艱苦的分析工作,為我們提供了新的令人難以置信的詳細見解,不僅說明了在白堊紀-古近紀界線發生了什麼,而且說明了它究竟是什麼時候發生的。多條獨立的證據如此清楚地表明了6600萬年前小行星撞擊地球時的時間,這不禁讓人驚訝。科學的偉大之處在於它允許我們從不同的角度和不同的精度來看待看似眾所周知的事實和事件,從而推進我們對自然世界的認識和理解。這也證明了地質學和古生物學仍然是一門探索的科學,即使是在21世紀。”

利用輻射測定法、地層學、花粉化石、索引化石和富含銥的粘土覆蓋層,研究小組在2019年由DePalma領導的前一項研究中確定,塔尼斯遺址的年代正是白堊紀末期Chicxulub撞擊的時間。同一項研究記錄了由撞擊引發的大量涌水,是造成快速沉積的沉積物帷幕的原因,它鎖定了事件的時間,並保存了K-Pg界線唯一已知的撞擊導致的脊椎動物大量死亡的組合。這些密密麻麻的植物、動物、樹木和小行星噴出物使研究人員有了一個獨特的機會來研究K-Pg事件的細節,了解受其影響的生物群以及它們所處的環境。

“化石記錄是了解生物對全球範圍災害的反應的關鍵,否則我們將無法正確應對或應對現代事件,”DePalma說。“化石記錄的這種現代效用體現在我們目前似乎正處於另一場全球生物壓力事件的臨界點上。”

該遺址化石魚骨中生長線的獨特結構和模式,類似於條形碼,表明所有被檢查的魚都在春夏生長階段死亡。對生長線的高科技同位素分析提供了這一點的獨立確認,顯示了在春夏生長期間也終止的年度振蕩。

該團隊通過疊加多個額外的證據來進一步支持他們的發現。在斯坦福同步加速器輻射光源 (SSRL) 進行的尖端同步加速器快速掃描 X 射線熒光 (SRS-XRF) 技術部分支持了對幼魚化石魚的檢查,這提供了一種對礦床進行季節性測年的新方法。

將最年輕的魚的大小與現代增長率進行比較,使該團隊能夠預測孵化后的魚被埋葬的時間。將其與已知的現代產卵季節進行比較,使他們能夠推斷出塔尼斯礦床所代表的季節性範圍——春天到夏天,正如骨頭所指示的那樣。

“像這樣的任何偉大發現的美妙之處在於,這是一個回饋科學界和世界的機會,”DePalma說。“它不僅回答了重要的問題,而且激發了新的思想去前進和實現。”

該站點的研究遠未完成,其他即將進行的項目希望能發現有關這段有趣而重要的時間段的更多細節。除了主要研究團隊之外,來自其他機構的多名研究人員(不屬於主要研究的一部分)已經檢查了該站點,並且沒有跡象表明這種豐富的協作過程會很快結束。

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