新澤西州斯托克頓— 一次巨大的隕石撞擊可能既幫助了恐龍的崛起，也幫助了恐龍的衰落。這是一小隊渾身泥濘的研究人員今年夏天在新澤西州地下數百英尺處鑽探想要發現的。
大約2億年前，地球上至少一半的物種在陸地和海洋中，在大約10萬年的時間裡滅絕了。這次大規模滅絕事件發生在三疊紀和侏羅紀之間的界線，是地球地質歷史上已知的五次此類事件之一，它為恐龍的崛起和在接下來的1.35億年裡統治地球陸地生命奠定了基礎。
為了尋找關於恐龍和三疊紀末期大滅絕的答案，古生物學家保羅·奧爾森及其在哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站（LDEO）的同事們曾環遊世界，前往摩洛哥的城市和英國的海邊懸崖，挖掘那個過去時代的線索。今年夏天，他們來到了新澤西州西部凱爾一家的院子裡——該地區擁有最明顯的三疊紀-侏羅紀界線例證之一。
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為了揭示沉積物巖芯的地下挖掘工作需要一種輕便的行動式鑽機，稱為Winkie。它採用金剛石鑽頭並以燃氣為動力，只需兩個人即可攜帶和操作——通常是羅格斯大學的古地磁學家丹尼斯·肯特和地球化學家摩根·沙勒。目標是挖掘出可能引發大規模滅絕的證據。
奧爾森說：“恐龍實際上在大滅絕發生前大約2500萬年就已經進化出來了，但在它們的競爭對手被消滅後，它們似乎勢如破竹般地湧現出來。” 這樣的競爭對手包括現代鱷魚的已滅絕親戚，例如大型食肉陸生勞氏鱷類和半水生植龍類，以及植食性鳥鱷類和雷韋爾託鱷類。
許多科學家將三疊紀末期的大滅絕歸咎於約2萬年內發生的異常大規模的火山爆發，這些爆發大約發生在曾經的超級大陸盤古大陸開始分裂時。這些火山爆發使後來成為非洲和美洲的地區覆蓋了數百萬立方公里的熔岩，並使空氣中的二氧化碳水平增加了一倍，導致大規模全球變暖，“如果氣候系統像模型顯示的那樣敏感，平均溫度將升高約3攝氏度，”奧爾森說，他引用了沙勒、肯特及其同事詹姆斯·賴特於2011年發表的研究。
奧爾森解釋說，這3度“可能轉化為致命的高溫夏季，特別是對於某些型別的闊葉植被，這反過來可能導致依賴於這些植物的動物滅絕。” “在海洋中，二氧化碳的迅速增加將導致海洋酸化，並嚴重影響製造碳酸鈣骨骼的動物，例如珊瑚、雙殼類動物和菊石，所有這些動物的多樣性都大幅下降。”
然而，火山爆發也會釋放大量富含硫的化合物，這些化合物會反射陽光，從而導致降溫。“降溫只會持續很短的時間，因為硫很快就會從大氣中去除，但這種影響可能非常強烈，對於一個沒有冰蓋且兩極都有森林的世界來說，如此劇烈的溫度下降可能對陸地造成毀滅性打擊，”奧爾森說。
奧爾森繼續說道：“人們可以想象二氧化碳在數萬年內多次升高溫度，並在大約10萬年後逐漸消失，但這些溫暖期會被許多由硫引起的突然而強烈的降溫間隔所打斷。” “這種一二連擊可能對陸地生態系統來說太過分了，而海洋中的溫暖和酸度對海洋生物來說也太過分了。結果：大規模滅絕。”
然而，關於三疊紀末期大滅絕仍然存在許多令人困惑的細節，例如蕨類植物孢子何時出現。蕨類植物通常是自然災害後最早出現的植物。但在這種情況下，雖然在某些地區，大量的蕨類植物孢子與熔岩流同時出現，但在另一些地區，孢子的峰值出現在滅絕之前。
其他證據表明，一次巨大的隕石撞擊也可能在三疊紀末期滅絕事件中發揮了作用——類似於在今天的墨西哥尤卡坦半島造成希克蘇魯伯隕石坑的撞擊，據信這次撞擊在大約6500萬年前的白堊紀-第三紀（K-T）大滅絕期間消滅了恐龍。在今天的魁北克省留下馬尼誇根隕石坑的巨大撞擊顯然發生在三疊紀末期滅絕事件發生前後。然而，研究最終表明，這次撞擊比導致生物死亡早了大約一百萬年。但奧爾森和他的同事們已經調查了一個年齡合適的隕石坑，可能是罪魁禍首——在法國羅什舒阿爾特發現的一個直徑約40公里的坑洞。
然而，關於撞擊的想法總體上仍然存在許多問題，特別是關於銥，這是一種相對稀有的金屬元素，通常在地質層中積累形成特徵層，並在這些地點暴露出來。科學家們顯然發現了多個銥層，奧爾森說：“由於數萬年內多次撞擊似乎非常不可能，我們對撞擊假說的興趣大大降低，尤其因為火山灰可以產生相同的異常現象。” 然而，在過去的幾年裡，研究也表明，其中一個銥層具有其他鉑族元素的比例，這些比例比與大多數火山過程相關的比例更類似於與隕石相關的比例。這些結果使撞擊假說重新受到重視。
研究人員前往新澤西州挖掘，尋找更多的蕨類植物孢子、銥痕跡和其他潛線上索，這些線索可能有助於解決所有關於三疊紀末期大滅絕的疑問。
奧爾森說，當時的該地區按照現代標準可能非常炎熱，氣候在潮溼和乾旱之間波動。它被小葉針葉樹覆蓋，並且是被稱為 Crurotarsans 的鱷魚的食草和食肉親戚的家園，此外還有小型恐龍、蜥蜴等等。如今，該地區大多是連綿起伏的農田。研究人員設法說服了凱爾一家，讓團隊在他們家的車庫旁邊，緊挨著玉米地鑽探。
“完整的地層”
奧爾森說，與一般的地質鑽探專案相比，使用 Winkie 相對便宜，並且可以鑽到約 150 米的深度。
鑽機使用水進行潤滑，導致周圍到處都是泥濘的牛仔褲和運動鞋。發動機經常被證明很挑剔，當油氣混合物不太合適時就會熄火。儘管如此，在八月的一個星期裡，當蟬在鑽機馬達的鏈鋸嗡嗡聲中鳴叫時，研究人員設法鑽入了 40 米深的紅色泥岩。“我們可能很幸運，恢復了完整的地層——大滅絕事件發生之前和之後沉積的沉積層，以及記錄事件本身的沉積層，”肯特說。
為了瞭解疑似地質和地外事件是否發生在大滅絕之前、期間和之後，肯特將在巖芯樣本中尋找地球磁場逆轉的跡象，這種逆轉每數十萬年週期性地發生。這些逆轉被磁敏感礦物捕獲，這些礦物像指南針一樣保留了地球磁極曾經指向的方向。這些逆轉的規律性使其成為有用的時間標記，因此有助於闡明在同一岩石中發現的其他細節可能發生的時間。透過更好地瞭解任何火山爆發和撞擊可能發生的時間，研究人員希望瞭解哪些事件可能直接先於三疊紀末期大滅絕。
此外，科學家們還將尋找碳酸鹽結核和化石植物葉片上稱為氣孔的微小開口的密度。碳酸鹽結核中捕獲的二氧化碳可以讓人瞭解當時的大氣氣體水平——較高的水平也會留下更多的碳酸鹽結核和更多的氣孔來吸收氣體。
奧爾森說，即使研究人員發現新澤西州西部的銥層確實是由撞擊造成的，並且發生在氣候紊亂和大規模滅絕之前，但這可能不是它們的原因。不過，隕石撞擊可能已經給生態系統帶來了壓力，以至於它們對後來火山爆發造成的變暖和降溫事件更加敏感。