在美國的西部地區(qū)，名為地獄溪地層的巖層保存了恐龍時代的最后一千年的地質(zhì)記錄。在北達科塔州地獄溪地層附近一個叫塔尼斯的遺址中，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，一場由小玻璃珠組成的冰雹像雨點一樣降落在如今的北達科他州的一個入?？?。撞擊導(dǎo)致的地震波激起大量河水，把許多植物和動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《美國國家科學(xué)院院刊》上的一篇研究中表示，這個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)過大量記錄這一時刻的化石，這一地質(zhì)記錄又被稱為K-Pg邊界。不過，這個位于北達科他州的遺址可能代表了受這場災(zāi)難影響的整個生態(tài)系統(tǒng)。
研究負責(zé)人Robert DePalma在塔尼斯遺址進行實地研究。
“從本質(zhì)上說，我們在那里發(fā)現(xiàn)的相當(dāng)于撞擊后第一時間的地質(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Robert DePalma說。
“看到受到白堊紀末期的真實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。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，這些研究將仔細描述這一驚人發(fā)現(xiàn)的細節(jié)。
因此，目前公布的數(shù)據(jù)究竟揭示了什么呢？對于古生物學(xué)家來說，這個遺址還有什么意義呢？下面我們就帶您詳細了解一下。。
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，研究負責(zé)人Robert DePalma使用顯微鏡檢查一個沖擊噴出物，研究合作者Mark 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遺址的，這位化石商在那里進行了勘探，幾乎沒發(fā)現(xiàn)能賣到高價的化石。根據(jù)化石中的魚類，化石商認為這個遺址是一個池塘沉積層，形成于K-Pg邊界之前的數(shù)萬年。不過，隨著DePalma對這個遺址不斷進行調(diào)查，他發(fā)現(xiàn)許多地方需要重新考慮。如果這個地方實際上是一個河谷的低洼區(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約80公里寬、29公里深的大洞，同時導(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，研究人員認為這是玻隕石在沉降過程中有水來回晃動的跡象。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，他們在洞里發(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景，” DePalma說道。
“我的確是帶著懷疑的眼光來看待這個問題的，不過說實話，讀完這篇論文后，我個人很難找到另一種解釋，” 皇家卑詩博物館的古生物學(xué)館長Victoria Arbour說，他沒有參與這項研究。
Ken Lacovara是羅文大學(xué)的古生物學(xué)者，沒有參與這項研究，他指出，世界上有350多個保存著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調(diào)，塔尼斯遺址是獨一無二的。
“這實在是令人難以置信，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的實驗室時親眼看到了這些魚類化石。
地震晃動
盡管DePalma和同事將塔尼斯遺址解釋為一個河谷的入?？冢@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物，以及一種叫做菊石的已滅絕軟體動物。DePalma和其團隊認為，之所以會同時出現(xiàn)陸地動物和海洋動物，是因為來自內(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，”史密森尼國家自然歷史博物館的館長、地獄溪地層專家Kirk Johnson說。如果滄龍的牙齒被證實與該遺址的其他化石屬于同一時代，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浪涌脈沖和一些動物化石的地層。
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。研究人員最初認為這次洪水是撞擊引起的海嘯沖向西部內(nèi)陸海道造成的，但時間對不上：海嘯需要8到16個小時才能到達塔尼斯遺址，而該遺址的晃動則出現(xiàn)在地震發(fā)生后的第一個小時內(nèi)。西部內(nèi)陸海道是恐龍時代的一片水域，從墨西哥灣一直延伸到北美西北部。
相反，研究小組認為，這次洪水實際上是小行星撞擊觸發(fā)的10到11級地震導(dǎo)致的洪水。就像電影《侏羅紀公園》里霸王龍行走時震動了每一杯水一樣，小行星的撞擊也會產(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)家都對這項研究有關(guān)小行星撞擊地球的發(fā)現(xiàn)表示認可。
“這是一項杰出的研究，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，他研究過白堊紀末期的具體時間。
不過，《國家地理》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)會議上匯報了研究的初步結(jié)果，當(dāng)時一些研究人員對他的說法非常震驚，他們想知道這個遺址是否真的如此完美。
DePalma的一些早期研究也讓人懷疑，其中包括一個備受矚目的錯誤。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。
“任何人都可能在某個時刻犯錯，他做了一項了不起的研究。”Manning說道。
其他研究者還對DePalma的研究缺乏可見性表示擔(dān)憂?！都~約客》的報道發(fā)表于這篇研究及其69頁的補充研究正式發(fā)表的前幾天?！秶业乩怼帆@得了這兩份文件，并將其發(fā)送給外部研究人員，請他們做出評論。
據(jù)《紐約客》報道，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，長達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節(jié)。DePalma的主要研究沒有提到恐龍的骨頭，補充研究只突出強調(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一直非常夸張和神秘，” 史密森尼國家自然歷史博物館的Johnson說，《紐約客》的那篇文章也對他進行了采訪?！斑@篇論文很好，的確很重要，我們將其與《紐約客》的那篇文章進行了對比，后者介紹了更多的細節(jié)，提出了更多觀點。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、國家地理雜志授權(quán)人，他也表達了自己的震驚：“現(xiàn)在，我的問題比答案還要多……這似乎很奇怪?！?/p>
為了核實新研究的假設(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，研究負責(zé)人Robert DePalma（右）和現(xiàn)場助理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，準備好接受大量的批評，我認為這沒什么大不了的，”Arbour補充道。“科學(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問題。”
DePalma說，這項新研究本應(yīng)該是對一份針對塔尼斯遺址地質(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大西洋大學(xué)。
研究人員補充說，他們已經(jīng)與牧場主人就如何最好地為后代保護塔尼斯遺址進行了初步討論。與此同時，塔尼斯遺址將繼續(xù)向全世界展示自己的秘密。
“事實上，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Mark 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年拜訪過這個遺址。“實際上，在古生物學(xué)發(fā)掘現(xiàn)場連續(xù)幾天或幾個月找不到任何有趣的東西很常見，而DePalma幾乎是每小時都能發(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：
★ 日本氣象廳密切關(guān)注富士山 未來兩月或?qū)姲l(fā)
