作者 | 唐鳳
誰殺死了恐龍？
自從幾十年前科學家在墨西哥灣發現一個巨大的隕石坑以來，答案似乎很簡單：6600萬年前，一顆巨大的小行星撞擊地球，引發了巨大的海嘯，同時塵埃遮住了太陽，導致全球氣溫驟降。
但這顆小行星並不是當時唯一“造訪”地球的災難。
在今天的印度，當時有數不清的火山裂縫在地下裂開，釋放出大量岩漿。
在100萬年裡，這些火山噴發產生的溫室氣體可能會提高全球氣溫，破壞海洋，使生命在小行星撞擊地球之前就已處於危險狀態。
然而，這個被稱為德干地盾的區域發生火山噴發的時間仍不確定。
科學家就其在地球上60%的動植物物種（包括大多數恐龍）滅絕過程中發揮了多大作用存在爭議。
近日，在兩個獨立研究中，研究人員使用不同的高精度測年方法，試圖找出是什麼導致了生命大量消亡事件。
這兩項研究都承認，德干地盾的火山活動（而非單由小行星的撞擊）在物種大滅絕事件中發揮著作用，但兩項研究在強調火山活動觸發力上存在分歧。
相關論文近日刊登於《科學》。
“這兩項研究是在世界一流的地質年代學實驗室進行的，雖然其使用不同的技術確定德干地盾岩漿活動的記錄日期，但得到了非常相似的結果。這些研究表明，在引發白堊紀—古近紀滅絕的原因中，既包括小行星衝擊，也包括大型火山噴發。”未參與這些研究的美國地質調查局的Seth Burgess告訴《中國科學報》，“總的來說，這兩種方法都比先前所用的方法更精確且有其獨特的價值。”
再見，恐龍先生
地球的生物史存在著5次物種大滅絕事件。其中最著名的便是發生在白堊紀末期的物種大滅絕，它導致了非鳥類恐龍在地球上長期統治的結束。
然而，是什麼觸發了白堊紀—古近紀物種大滅絕（究竟是一顆小行星的撞擊或是德干地盾火山持續數千年的大規模爆發，或兩者兼有）仍然存在爭議。
更好地瞭解德干地盾火山爆發時間，尤其是與希克蘇魯伯小行星撞擊進行比較，有助於解決這一爭議。
理解這一重大的驅動氣候變化的物種滅絕事件的研究也為了解當前人類驅動的氣候變化提供信息。
“白堊紀—古近紀物種滅絕抓住了公眾的想象力，因為它涉及迷人的巨型動物（恐龍）的滅絕，而且，它迫使人類思考自己的死亡。”其中一篇論文的通訊作者、美國普林斯頓大學地質年代學家Blair Schoene告訴《中國科學報》，“我們現在正面臨著所謂的‘第六次大滅絕’，因此，瞭解過去的滅絕事件，對於我們理解當前災難性的氣候變化、生態系統破壞和潛在的大規模滅絕的可能性至關重要。”
之前的研究曾試圖確定德干地盾火山爆發的時間和影響，特別是與希克蘇魯伯撞擊時間相比照，但大多沒有結果。
英國利物浦大學地質年表學家Courtney Sprain表示，以前的研究無法確定德干地盾內的白堊紀—古近紀界線。
部分原因是技術精度低，而且採樣不完整。“好在地質年代學和相關技術也在不斷改進，因此我們的工作受益於過去幾十年的經驗。”Sprain說。
目前，已有證據表明，在小行星來訪之前，地球的氣候一直在變化。在碰撞前約40萬年，地球逐漸變暖約5攝氏度，只是在大滅絕前溫度驟降。
一些人認為德干地盾可能是造成全球變暖的原因，這表明80%的熔岩是在希克蘇魯伯撞擊之前噴發的。
尋找火山活動時間
但是新研究反駁了舊觀點。其中Sprain及同事對冷卻熔岩形成的玄武岩進行了取樣。
他們使用氬—氬年代測定法，測定了玄武岩的形成年代，從而直接判斷火山噴發的時間。
Sprain團隊的測年結果表明，火山噴發在撞擊之前40萬年就開始了，並在撞擊之後開始加速，在小行星撞擊後的60萬年中釋放了德干熔岩中的大多數（75%）。
如果德干地盾引發了全球變暖，那麼它們的二氧化碳排放量必須在熔岩流真正形成之前就出現了。研究人員表示，這減少了岩漿活動作為物種滅絕主要觸發因子的責任。
第二項研究使用了一種不同的方法確定火山噴發的時間。Schoene領導的一個研究小組，研究了夾在玄武岩層之間的鋯石晶體。
鋯石通常是在冷卻的岩漿內形成的礦物，其所含的鈾的放射性同位素會在該礦物結晶後立刻衰變，並緩慢但穩定地以已知的速率轉變成為鉛的同位素。
因此，這兩種同位素目前在某個鋯石內的比例可被用來決定其年代，且年代的不確定性可低至±4萬年。
於是，研究人員用鈾—鉛測年法，檢測了鋯石個體結晶內的鈾—鉛同位素比。
結果表明，德干地盾發生了4次高容量噴發事件，每一次持續時間約為10萬年，並向環境釋放了巨量的岩漿和改變氣候的溫室氣體。
這些噴發事件開始的時間比希克蘇魯伯撞擊的時間早幾萬年。
而德干噴發時釋放到大氣中的甲烷、二氧化碳和二氧化硫顯著改變了地球的氣候和環境，並在希克蘇魯伯到達很久之前就觸發了大規模的物種滅絕。
然而鋯石十分罕見，Schoene表示，從岩石中篩選出鋯石是一項耗時數年的工作。
求同存異
Schoene說，儘管這兩項研究存在不同，但在德干火山爆發的總體時間上基本一致。“如果對比兩項研究的數據，會發現幾乎完全一致。”
堪薩斯大學勞倫斯分校地球化學家Noah McLean說，這場比賽代表著一場勝利。
幾十年來，許多地質年代學技術計算出來的年代無法一一對應。但McLean說，改進的技術和校準，“幫助我們走出百萬年的不確定性，得到精密的年表”。
解開恐龍滅亡之謎不僅僅是一個學術問題。
Sprain說，瞭解火山噴發向大氣中注入的二氧化碳是如何改變地球的，不僅對揭開恐龍滅絕之謎至關重要，對研究也很重要。
“這是距離我們最近的一次大規模滅絕。”Sprain說，梳理行星撞擊和德干地盾的作用，可能有助於人們弄清前進方向。
但Burgess表示，為了確定哪一組的解釋更準確，人們需要更好的年代。
“這兩項研究非常令人興奮，因為它們提示的生物滅絕知識比我們以前所知道的要多，也告訴我們還有很多東西要學，併產生了新的問題。”他說。
Burgess告訴《中國科學報》：“新問題是廣泛的，但我認為其中最令人興奮的幾個問題是：如果行星撞擊和火山噴發共同觸發了大規模滅絕，我們能確定哪個觸發對地球系統的特定部分更致命嗎？它們的一致行動是否會讓其變得更加致命？是否是一個對生物圈施加壓力，另一個把生物圈推向臨界點？為了回答這些問題，我們需要更準確的化石滅絕記錄、撞擊者到達記錄以及德干地盾岩漿活動的時間。”
相關論文信息：
DOI:10.1126/science.aaw0473
DOI:10.1126/science.aau2422
DOI:10.1126/science.aav1446
《中國科學報》 (2019-02-28 第3版 國際)
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