在美國(guó)的西部地區(qū)，名為地獄溪地層的巖層保存了恐龍時(shí)代的最后一千年的地質(zhì)記錄。在北達(dá)科塔州地獄溪地層附近一個(gè)叫塔尼斯的遺址中，可能保存著6600萬年前小行星撞擊地球后幾分鐘到幾小時(shí)內(nèi)沉降的沉積物。
6600萬年前，一顆直徑約10公里的小行星撞擊地球，僅僅數(shù)分鐘后，一場(chǎng)由小玻璃珠組成的冰雹像雨點(diǎn)一樣降落在如今的北達(dá)科他州的一個(gè)入?？?。撞擊導(dǎo)致的地震波激起大量河水，把許多植物和動(dòng)物混合后又埋葬在沉積物中，然后將其保存了下來。
現(xiàn)在，研究人員在發(fā)表于《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》上的一篇研究中表示，這個(gè)遺址記錄下了恐龍的滅絕瞬間，給我們留下了那一刻的罕見快照。之前研究者在其他地方也發(fā)現(xiàn)過大量記錄這一時(shí)刻的化石，這一地質(zhì)記錄又被稱為K-Pg邊界。不過，這個(gè)位于北達(dá)科他州的遺址可能代表了受這場(chǎng)災(zāi)難影響的整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。
研究負(fù)責(zé)人Robert DePalma在塔尼斯遺址進(jìn)行實(shí)地研究。
“從本質(zhì)上說，我們?cè)谀抢锇l(fā)現(xiàn)的相當(dāng)于撞擊后第一時(shí)間的地質(zhì)高速膠片，”研究的主要作者、堪薩斯大學(xué)的博士生、棕櫚灘自然歷史博物館的館長(zhǎng)Robert DePalma說。
“看到受到白堊紀(jì)末期的真實(shí)事件影響的生物真的令人感到震撼，”研究合作者、曼徹斯特大學(xué)的古生物學(xué)家Philip Manning補(bǔ)充道。
上周五，《紐約客》雜志發(fā)表了一篇描述該遺址的專題文章，有些地方比新研究描述的更詳細(xì)。據(jù)DePalma稱，這篇發(fā)表于PNAS的新論文只是系列研究的第一篇，這些研究將仔細(xì)描述這一驚人發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)。
因此，目前公布的數(shù)據(jù)究竟揭示了什么呢？對(duì)于古生物學(xué)家來說，這個(gè)遺址還有什么意義呢？下面我們就帶您詳細(xì)了解一下。。
玻璃雨
新發(fā)現(xiàn)的遺址位于地獄溪地層一小塊露出地面的私人牧場(chǎng)上，得名于“失落的”埃及古城“塔尼斯”。地獄溪是一系列巖層，記錄了恐龍滅絕之前的數(shù)十萬年的地質(zhì)歷史。
在塔尼斯遺址的一次探索期間，研究負(fù)責(zé)人Robert DePalma使用顯微鏡檢查一個(gè)沖擊噴出物，研究合作者M(jìn)ark Richards（左后）在一旁觀看。
DePalma最初是通過一位化石商熟人得知這個(gè)遺址的，這位化石商在那里進(jìn)行了勘探，幾乎沒發(fā)現(xiàn)能賣到高價(jià)的化石。根據(jù)化石中的魚類，化石商認(rèn)為這個(gè)遺址是一個(gè)池塘沉積層，形成于K-Pg邊界之前的數(shù)萬年。不過，隨著DePalma對(duì)這個(gè)遺址不斷進(jìn)行調(diào)查，他發(fā)現(xiàn)許多地方需要重新考慮。如果這個(gè)地方實(shí)際上是一個(gè)河谷的低洼區(qū)域呢?
就像論文描述的一樣，DePalma在塔尼斯遺址的沉積物中發(fā)現(xiàn)了K-Pg撞擊的跡象，其中包括在撞擊的巨大壓力下震碎的石英碎片，以及大量撞擊碎片。
小行星撞擊地球后，在地殼上撕開了一個(gè)約80公里寬、29公里深的大洞，同時(shí)導(dǎo)致大量熔融的巖石以驚人的速度向上和向外飛濺。在大氣層的高處，這些碎片凝聚成微小的玻璃球，其中許多不足一毫米寬。在撞擊大約15分鐘后，這些被稱為玻隕石的微粒像暴雨一樣開始下落，一直持續(xù)了75分鐘。
塔尼斯遺址富含大量保存完好的魚類化石，這些魚類糾纏在一起，保持了三維形態(tài)。
在許多K-Pg遺址，玻隕石構(gòu)成了一個(gè)不連續(xù)的地層，但塔尼斯遺址則不是如此。該遺址的許多沉積層中都充滿玻隕石，研究人員認(rèn)為這是玻隕石在沉降過程中有水來回晃動(dòng)的跡象。在變成琥珀化石之前，塔尼斯遺址的樹脂捕獲了一些玻隕石。DePalma的研究小組甚至聲稱，波隕石著陸后在沉積層上留下了0.6米深的洞，他們?cè)诙蠢锇l(fā)現(xiàn)了一顆玻隕石。大量魚類被沖擊到陸地上后立刻被埋了起來，其保存完好的軀體還包含充滿撞擊碎片的鰓部。
“塔尼斯遺址基本上把最稀有、最不具代表性的東西儲(chǔ)存在了巖層中，讓我們可以研究幾十年，這甚至不包括撞擊的場(chǎng)景，” DePalma說道。
“我的確是帶著懷疑的眼光來看待這個(gè)問題的，不過說實(shí)話，讀完這篇論文后，我個(gè)人很難找到另一種解釋，” 皇家卑詩(shī)博物館的古生物學(xué)館長(zhǎng)Victoria Arbour說，他沒有參與這項(xiàng)研究。
Ken Lacovara是羅文大學(xué)的古生物學(xué)者，沒有參與這項(xiàng)研究，他指出，世界上有350多個(gè)保存著K-Pg邊界的遺址，其中一些遺址還出產(chǎn)化石。1987年，古生物學(xué)家在波蘭中部的一個(gè)K-Pg遺址發(fā)現(xiàn)了鯊魚牙齒和蛤殼。2013年，丹麥的研究人員在小行星撞擊后沉降的粘土中發(fā)現(xiàn)了單獨(dú)的鯊魚牙齒。不過，Manning和其它近距離觀察過這些化石的研究人員強(qiáng)調(diào)，塔尼斯遺址是獨(dú)一無二的。
“這實(shí)在是令人難以置信，我從來沒有見過這樣的東西，而塔尼斯遺址竟然發(fā)現(xiàn)了大量類似的化石!” 佛羅里達(dá)州立大學(xué)的古生物學(xué)者Greg Erickson說道，他沒有參與新研究，不過數(shù)周前參觀DePalma的實(shí)驗(yàn)室時(shí)親眼看到了這些魚類化石。
地震晃動(dòng)
盡管DePalma和同事將塔尼斯遺址解釋為一個(gè)河谷的入?？?，但這里發(fā)現(xiàn)了一些通常生活在海洋中的生物的跡象。新研究發(fā)現(xiàn)了一些海生化石碎片，其中包括古鯊魚的牙齒，一種叫做滄龍的水生爬行動(dòng)物，以及一種叫做菊石的已滅絕軟體動(dòng)物。DePalma和其團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，之所以會(huì)同時(shí)出現(xiàn)陸地動(dòng)物和海洋動(dòng)物，是因?yàn)閬碜詢?nèi)海的水突然沖入了河流的上游，將河中的生物沖到了塔尼斯的河岸上。
“塔尼斯遺址竟然發(fā)現(xiàn)了菊石化石，這的確非常奇怪……這就像把一條魷魚放入上波托馬克河一樣，”史密森尼國(guó)家自然歷史博物館的館長(zhǎng)、地獄溪地層專家Kirk Johnson說。如果滄龍的牙齒被證實(shí)與該遺址的其他化石屬于同一時(shí)代，那么這可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最年幼的滄龍的牙齒。
塔尼斯沉積層的橫截面展示了兩個(gè)浪涌脈沖和一些動(dòng)物化石的地層。
塔尼斯遺址的沉積物還表明，一股突如其來的水流將其完全淹沒。研究人員最初認(rèn)為這次洪水是撞擊引起的海嘯沖向西部?jī)?nèi)陸海道造成的，但時(shí)間對(duì)不上：海嘯需要8到16個(gè)小時(shí)才能到達(dá)塔尼斯遺址，而該遺址的晃動(dòng)則出現(xiàn)在地震發(fā)生后的第一個(gè)小時(shí)內(nèi)。西部?jī)?nèi)陸海道是恐龍時(shí)代的一片水域，從墨西哥灣一直延伸到北美西北部。
相反，研究小組認(rèn)為，這次洪水實(shí)際上是小行星撞擊觸發(fā)的10到11級(jí)地震導(dǎo)致的洪水。就像電影《侏羅紀(jì)公園》里霸王龍行走時(shí)震動(dòng)了每一杯水一樣，小行星的撞擊也會(huì)產(chǎn)生類似的地震波，足以讓世界各地的水體濺起水花。
不同凡響的發(fā)現(xiàn)
到目前為止，許多地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家都對(duì)這項(xiàng)研究有關(guān)小行星撞擊地球的發(fā)現(xiàn)表示認(rèn)可。
“這是一項(xiàng)杰出的研究，研究的吸引人之處在于研究結(jié)果與我們預(yù)期的一樣：巨大的巖石撞擊地球，災(zāi)難臨頭，”加州大學(xué)伯克利分校的地球年代學(xué)者Paul Renne說道，他研究過白堊紀(jì)末期的具體時(shí)間。
不過，《國(guó)家地理》雜志聯(lián)系了一些沒有參與該研究的古生物學(xué)者，幾乎每一位都對(duì)新發(fā)現(xiàn)提出了一些擔(dān)憂。早在2013年和2016年，DePalma曾在學(xué)術(shù)會(huì)議上匯報(bào)了研究的初步結(jié)果，當(dāng)時(shí)一些研究人員對(duì)他的說法非常震驚，他們想知道這個(gè)遺址是否真的如此完美。
DePalma的一些早期研究也讓人懷疑，其中包括一個(gè)備受矚目的錯(cuò)誤。2015年，DePalma公布了一種名為Dakotaraptor的新恐龍物種，但2016年Arbour的一項(xiàng)研究表明，DePalma無意間將海龜化石放入了Dakotaraptor的重建骨架。盡管如此，DePalma的同事們還是極力為他關(guān)于塔尼斯遺址的研究辯護(hù)。
“任何人都可能在某個(gè)時(shí)刻犯錯(cuò)，他做了一項(xiàng)了不起的研究?！盡anning說道。
其他研究者還對(duì)DePalma的研究缺乏可見性表示擔(dān)憂?！都~約客》的報(bào)道發(fā)表于這篇研究及其69頁(yè)的補(bǔ)充研究正式發(fā)表的前幾天?！秶?guó)家地理》獲得了這兩份文件，并將其發(fā)送給外部研究人員，請(qǐng)他們做出評(píng)論。
據(jù)《紐約客》報(bào)道，塔尼斯遺址富含大量化石，其中包括牙齒、骨頭和幾乎所有發(fā)現(xiàn)于地獄溪地層的恐龍物種的幼崽遺骸。這篇文章還報(bào)道，研究者在塔尼斯遺址發(fā)現(xiàn)了可能來自恐龍、翼龍的羽毛化石，長(zhǎng)達(dá)0.3米，此外還有某種未孵化的蛋化石，里面有保存完好的胚胎。
不過，DePalma的研究沒有提到這些細(xì)節(jié)。DePalma的主要研究沒有提到恐龍的骨頭，補(bǔ)充研究只突出強(qiáng)調(diào)了一塊來自諸如三角龍這樣的角龍的髖骨碎片，研究者發(fā)現(xiàn)髖骨碎片可能與“相關(guān)的組織有關(guān)”。（《紐約客》稱，一塊手提箱大小的皮膚化石附著在骨頭碎片上。）
“奇怪的是，在過去的六年里，DePalma一直非?？鋸埡蜕衩兀?史密森尼國(guó)家自然歷史博物館的Johnson說，《紐約客》的那篇文章也對(duì)他進(jìn)行了采訪?！斑@篇論文很好，的確很重要，我們將其與《紐約客》的那篇文章進(jìn)行了對(duì)比，后者介紹了更多的細(xì)節(jié)，提出了更多觀點(diǎn)。這讓我們都略感不安?！?/p>
Steve Brusatte愛丁堡大學(xué)的古生物學(xué)家、國(guó)家地理雜志授權(quán)人，他也表達(dá)了自己的震驚：“現(xiàn)在，我的問題比答案還要多……這似乎很奇怪。”
為了核實(shí)新研究的假設(shè)，古生物學(xué)家表示，DePalma必須放寬其它研究者對(duì)遺址和化石材料的訪問權(quán)限。
在從地面上移除一塊化石板之前，研究負(fù)責(zé)人Robert DePalma（右）和現(xiàn)場(chǎng)助理Kylie Ruble使用石膏夾將其固定。
“在這種情況下，不同凡響的發(fā)現(xiàn)需要不同凡響的證據(jù)，”加州大學(xué)伯克利分校的古生物學(xué)家Kevin Padian說。
“如果我處于DePalma的處境，我需要穿上我的科學(xué)盔甲，準(zhǔn)備好接受大量的批評(píng)，我認(rèn)為這沒什么大不了的，”Arbour補(bǔ)充道?！翱茖W(xué)的本質(zhì)應(yīng)該是讓人們用不同的視角和不同的方法來研究這個(gè)問題?！?/p>
DePalma說，這項(xiàng)新研究本應(yīng)該是對(duì)一份針對(duì)塔尼斯遺址地質(zhì)情況的初步介紹，而不是完整的描述，目前研究小組正在撰寫后續(xù)研究。此外，博物館正在著手收藏發(fā)掘的化石，因而可將其用于更廣泛的研究。例如，角龍的骨頭目前收藏于佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)。
研究人員補(bǔ)充說，他們已經(jīng)與牧場(chǎng)主人就如何最好地為后代保護(hù)塔尼斯遺址進(jìn)行了初步討論。與此同時(shí)，塔尼斯遺址將繼續(xù)向全世界展示自己的秘密。
“事實(shí)上，在挖掘過程中，幾乎每一天他們都看到了一些以前從未見過的東西，”研究合作者M(jìn)ark Richards說，他之前曾在加州大學(xué)伯克利分校擔(dān)任地球物理學(xué)者，2017年拜訪過這個(gè)遺址?！皩?shí)際上，在古生物學(xué)發(fā)掘現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)幾天或幾個(gè)月找不到任何有趣的東西很常見，而DePalma幾乎是每小時(shí)都能發(fā)現(xiàn)新的化石。這的確令人難以置信?！?/p>
【研究者或發(fā)現(xiàn)記錄恐龍滅絕瞬間的化石遺址】相關(guān)文章：
★ 研究發(fā)現(xiàn)木星曾吞噬一個(gè)10倍于地球的行星
★ 考古學(xué)家發(fā)現(xiàn)埃及艷后妹妹遺骸
