作者:赵熙熙 来源:中国科学报 发布时间:2018/6/6 9:23:03
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小行星撞击灭绝恐龙后生命迅速“反弹”
为研究生物灭绝后的海洋生态系统复活提供重要线索

 

艺术家描绘的小行星撞地球 图片来源:Joe Tucciarone/Science Source

本报讯 一颗直径10千米的小行星在约6600万年前的白垩纪晚期撞击了今天墨西哥尤卡坦半岛北部区域,导致包括恐龙在内的约75%的地球生物灭绝。然而,对陨石坑沉积物的最新分析显示,在短短几年内,生命便又回到了被水淹没的陨石坑中,且在撞击后3万年内恢复了繁荣的生态系统。微小海洋生物的繁衍得益于营养丰富的水体循环。研究人员认为,这种生命的回归可以为了解海洋生态系统在气候改变引起的剧烈变化后如何恢复提供新的认识。

并未参与该项研究的英国伦敦帝国理工学院行星科学家Gareth Collins说,这些新发现揭示了“生命的弹性有多强”,“如此快速的复苏……是非凡的”。

一些科学家曾假设,生命可能会慢慢回到撞击坑中,这可能受到汞和铅等有毒金属的影响。此前有研究认为,在撞击地点附近的“初级生产”,即生物的有机物生产,要恢复到撞击前的水平可能需要30万年。而其他的撞击坑则讲述了一个类似于这个想法的故事:例如,大约3500万年前,在一颗彗星或小行星撞击了今天的美国弗吉尼亚之后,长达85公里的切萨皮克湾陨石坑在数千年的时间里“寸草不生”。

为了了解地球如何对巨大的撞击做出响应,2016年,一组科学家对希克苏鲁伯陨石坑进行了钻探,这是唯一与全球灭绝事件相关的撞击结构。研究小组提取了数百个手臂长短的沉积物岩心。其中一个从现代海床下大约600米的地方采集的岩心包含了76厘米的深褐色石灰岩。尽管外表并不怎么好看,但它也许是整个钻探项目中最珍贵的沉积物,至少对Chris Lowery来说是这样。

Lowery是美国奥斯丁市得克萨斯大学地球物理研究所的一位古海洋学家。他和同事分析了构成石灰岩的细粒沉淀物。研究人员依靠描述微小颗粒在液体中沉淀时间的方程式,计算出这些颗粒在撞击后的短短几年内便迅速沉积在海底。

当Lowery和同事观察石灰岩的岩层时,他们发现了大量的化石和洞穴,这里有小蠕虫、有被称为有孔虫的贝壳类生物,以及浮游生物的证据。也就是说,生命回归了。研究表明,在撞击后3万年内,这里便恢复了以浮游植物为基础的多样化生态系统。

研究人员说,这一研究成果为研究生物灭绝后的海洋生态系统复活提供了重要线索。

但是,生命是如何如此迅速地征服希克苏鲁伯陨石坑的呢?Lowery认为,这与撞击的严重程度或陨石坑的大小没有任何关系。相反,决定性的因素可能是陨石坑的形状。

该研究小组在5月30日出版的《自然》杂志上报道说,希克苏鲁伯陨石坑的东北翼向墨西哥湾开放,这使得深层的、营养丰富的水可以在陨石坑中循环。与此相反,切萨皮克湾陨石坑是封闭的,这意味着分解有机物所消耗的氧无法得到补充,从而造成有氧生命很快消亡。“这基本上就是一个死亡区域。”Lowery说。

Lowery和同事认为,研究希克苏鲁伯撞击对今天的海洋生物来说是有意义的,后者正受到氧气耗竭、海洋酸化和气温上升的威胁。

“这可能是唯一比现代气候变化和污染更快的事件。”Lowery说,“在我们最终减少二氧化碳排放和污染之后,这可能是生物多样性恢复的一个重要类比。”

与此同时,在另一项最新研究中,科学家发现,这次撞击的烟尘虽然曾使地球短暂变冷,但撞击使大量二氧化碳进入大气,使地球气候在短暂变冷之后又经历了约10万年的变暖。

美国密苏里大学研究人员与突尼斯同行在新一期美国《科学》杂志上发表的报告说,他们通过分析鱼类残骸化石中的氧同位素含量,推断出陨石撞击后海洋水温上升了约5摄氏度,持续了约10万年才回落。

此前已有研究证实这次陨石撞击后气候曾短暂变冷,但变暖过程缺乏数据支持。新研究为相关理论提供了证据,有助于深入理解这次撞击对地球气候和生态系统的影响。(赵熙熙)

《中国科学报》 (2018-06-06 第2版 国际)
 
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