“原位凍結”化石揭示了在春季撞擊地球的恐龍殺手小行星

撞擊季節的線索在脆弱的魚類化石中得以保留

春天是鮮花盛開、綠葉嫩芽和小動物出生的季節。但在 6600 萬年前,這個溫和的季節卻帶來了大規模的死亡和浩劫,源於地球與一塊巨大的太空岩石的災難性撞擊。

在巨大的小行星撞擊地球末期的 後,地球發生了永久性的改變

白堊紀 (1.45 億年至 6600 萬年前),引發了全球性的大滅絕,導致地球上 76% 的生命消失,包括所有非鳥類恐龍、 翼龍 和大多數海洋爬行動物。科學家最近確定了這場災難發生的季節,並在分析了撞擊後幾分鐘內死亡的動物化石後,將其與北半球的春季聯絡起來。


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他們在名為塔尼斯(Tanis)的地點發現了這些化石,那裡曾經有一條河流流經現在的北達科他州。在小行星撞擊墨西哥的 尤卡坦半島 附近後,衝擊波將強大的海浪向上遊咆哮著衝向塔尼斯,捲走了魚類和森林生物,並將它們活埋在土壤層下。當水退去後,留下了一個驚人地儲存完好的 3D 破壞快照,捕捉到 後 30 分鐘內的景象

小行星 撞擊,研究人員在一項新的研究中報告說。這些濾食性魚類的化石也包含著它們季節性生長週期的線索,暗示當魚類死亡和 恐龍 統治戛然而止時,春天已經來臨。

塔尼斯儲存下來的大規模、瞬時死亡的時刻,破碎和碎裂的魚類化石纏繞在樹枝上並散落在各個方向,“就像你見過的最糟糕的車禍,被凍結在原位,”首席研究作者,瑞典烏普薩拉大學生物有機體學系的博士候選人梅蘭妮·杜林(Melanie During)說。在 2 月 22 日的新聞釋出會上,杜林說,這也是“我一生中見過的最壯觀的沉積物”。

杜林於 2017 年 8 月在塔尼斯挖掘了白堊紀時期的魚類,花了兩個星期挖掘匙吻鱘和鱘魚的化石。魚類骨骼——即使在化石化之後—— 也保留了動物生長的記錄,這取決於季節性食物的供應。透過繪製骨細胞生長和密度的這些模式,科學家們希望確定塔尼斯魚類死亡時所處的生長週期的哪個階段,這可以表明當時是一年中的什麼時間。

研究作者使用同步加速器掃描了這些化石 

X 射線 成像技術,對化石進行非破壞性成像和 3D 重建。他們發現微小的玻璃球狀體(稱為球粒)嵌入魚鰓中;當小行星撞擊並從撞擊坑中噴射出高聳的塵埃柱時,這些小球從超熱沉積物中融合而成。顆粒飛入 地球 大氣層及更遠的地方,然後像玻璃珠一樣雨點般落回地球。 

其他研究人員 研究了塔尼斯的白堊紀死亡陷阱,計算出撞擊球粒會在小行星撞擊地球后 15 到 30 分鐘內落下。由於球粒在魚鰓中但沒有被吞嚥,因此根據這項新研究,魚很可能在吸入玻璃珠後立即被活埋——在小行星撞擊後 30 分鐘內。   

同步加速器掃描還揭示了化石骨骼中細胞生長波動的跡象,發生在七年多的時間裡。就像樹木透過年輪的積累來標記時間的流逝一樣,年輪在樹幹的橫截面上可見,魚類隨著年齡的增長會在骨骼中新增層,生長在夏季末達到頂峰,然後在冬季下降。當魚類死亡時,它們正要進入骨骼顯著生長的時期——這與 相吻合

春天,研究合著者,烏普薩拉大學生物有機體學系的研究工程師丹尼斯·沃滕(Dennis Voeten)在新聞釋出會上說。

杜林在給《Live Science》的電子郵件中說:“我認為每個人都認為,當魚吃東西時,它的骨骼就會生長,這是有道理的。”然而,她說,在白堊紀化石中看到這種量化“對於未來的研究來說確實是全新的,而且資訊量大得令人難以置信”。

來自其中一條魚的 

 同位素或碳元素變體的記錄進一步證實,科學家在研究中寫道,這條魚死於春季。研究合著者,荷蘭阿姆斯特丹自由大學地球科學系的助理教授耶倫·範德魯貝(Jeroen van der Lubbe)說,與骨骼生長一樣,“碳同位素記錄顯示出明顯的週期性模式,其中高值反映浮游生物的高生產力”,而浮游生物是匙吻鱘的主要食物。浮游生物的丰度通常在 夏季 最高;同位素分析表明,浮游生物的生產力尚未達到今年的峰值,因此研究人員得出結論,魚類死於春季,範德魯貝在新聞釋出會上說。

研究人員報告說,小行星撞擊的時間可能產生了深遠的影響,地球上的一些物種能夠更好地經受住這場災難,僅僅是因為它們所在地區所處的季節。 

北半球的生物,那裡的春天正在變暖,可能剛剛出現,並且在寒冷的 之後,正處於生長和繁殖的黃金時期

冬季 月份。它們會暴露在外,資源更少,因為它們已經耗盡了幫助它們度過冬天的任何儲備。因此,春季的生態系統可能比南半球那些為過冬而蟄伏的植物和動物更容易受到撞擊的直接影響,杜林說。

杜林說:“撞擊之後,發生了持續時間未知的突然降溫——這當然對滅絕模式產生了自身的影響。” “然而,很明顯,那些沒有在災難性的春/秋季倖存下來的生物群體,一開始就不會在隨後的核冬天中戰鬥。” 

這項研究結果於週三(2 月 23 日)在 雜誌上線上發表

Nature.

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Mindy Weisberger 是一位科學作家,報道生物學、古生物學、氣候變化和太空方面的知識。她曾在哥倫比亞大學學習電影,並在美國自然歷史博物館製作、撰寫和指導媒體工作十多年,創作了有關恐龍、天體物理學、生物多樣性和進化方面的影片,這些影片已在全球的博物館和科學中心展出。她的著作《殭屍蟲的崛起:寄生精神控制的驚人科學》將於 2025 年春季由霍普金斯出版社出版。

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