古代氣候之謎或將揭開,這是侏羅紀大滅絕的真相嗎?

古代氣候之謎或將揭開,這是侏羅紀大滅絕的真相嗎?
科學家們在中國北部的準噶爾盆地里搜索。巖石記錄了1.65億年至1.55億年前之間的氣候劇變。涼爽潮濕的條件為更古老的巖石帶來了大量煤,而較年輕的紅色砂巖則形成于炎熱干燥的氣候。現在研究人員認為,這種變化背后有著奇怪的原因:當地地理位置的改變與一種被稱為“地球真極漂移”的現象有關。
攝影: IRA BLOCK, NAT GEO IMAGE COLLECTION
 
撰文:MAYA WEI-HAAS
 
  最初,這次物種滅絕的背后黑手似乎是氣候變化:1.6億多年前的侏羅紀時期,在中國東北部涼爽潮濕的森林里,一群奇特的動物占據了海陸空。接著,幾乎在某個地質瞬間,空氣變暖,土地變干。隨著水消失,生命也不復存在。研究人員一直在尋找氣候在這次生態崩潰中起到的作用。
 
  最近發表于《地質學》雜志的一項研究指出,變化的不是氣候,而是這里的地理位置。當地巖石的古地磁特征表明,在1.74億年至1.57億年前的某個時候,整個地區向南移動了令人驚訝的25度,把曾經的綠樹成蔭變成了干燥炙熱的地方。
 
  這種“地球真極漂移”現象也體現在古老的巖石突然傾斜上:地球最上層,可能一直延伸到液態的外核,都明顯在旋轉,而與此同時,地球每天仍在圍繞通常的自轉軸旋轉。
 
  侏羅紀時期,地表和地幔圍繞著一條假想線轉動,這條線穿過了非洲西海岸的彎曲處,即貝寧灣。這是一場劇變,如果同樣的情況發生在今天,那么插在得州達拉斯的旗子將會出現在加拿大曼尼托巴北部。在世界的另一側,亞洲大陸則會向南疾馳而去。
古代氣候之謎或將揭開,這是侏羅紀大滅絕的真相嗎?
 
  在過往的歲月里,地球可能經歷過小規模的真極漂移,一些科學家認為,這種情況今天仍在繼續。
 
  羅格斯大學和哥倫比亞大學的古地磁學家Dennis Kent沒有參與此次研究,他說:“我們正在經歷地球真極漂移。”
 
  不過要明確的是,現代氣候變化與最近的真極漂移無關,而是人類不斷向大氣中排放溫室氣體導致的。此外,關于侏羅紀時代的變化幅度,以及是否真的存在地球真極漂移,仍然存在爭議。
 
  地球海陸古地圖項目的負責人Christopher Scotese說:“這是合理的討論,但比人們預想的更具爭議。”
 
  研究地球過去和現在的地質漂移情況,不僅有助于解決爭議,還能提高我們對地球復雜的運轉機制的了解。
 
  蘇黎世聯邦工學院的地質學家Lydian Boschman沒有參與此次研究,他說:“基礎科學的研究仍在繼續,這一點很重要。如果我們不了解這些基礎問題,上層問題更無法解決。”
 
曲折的過去
 
  雖然深層的地質旋轉會對地表造成巨大影響,但地球的磁場基本上不受影響,因為磁場的產生源于地球外核(距離地表約2900公里)里融化的鐵和鎳的攪動。因此,研究人員可以利用與磁場契合的富含鐵的礦物質,揭開地球過去的秘密。隨著沉積物的積累與固化,巖漿冷卻成為巖石,這些礦物質本身與地球磁場保持一致,就像指南針一樣,記錄了特定時期地球某個地方的具體位置。
 
  但并非所有巖石都是完美的速記員。在沉積物變成巖石的過程中,壓縮會改變磁性特征,并影響我們推斷其在地球上的位置。加拿大地質調查局的Kent和已故的Edward Irving通過篩除沉積物的干擾,專注于火山巖,發現了侏羅紀時期劇變的跡象。他們的研究結果發表于2010年,文中指出,在1.6億年至1.45億年前,地表發生了30度左右的變化。
 
  后來的研究漸漸填補記錄上的空白,在今天的非洲、南北美洲和中東地區發現的證據越來越多地證明,全世界都處于侏羅紀時期的劇變中。但有一個地方基本上沒有什么變化:東亞地區,包括蒙古大部分地方、中國、朝鮮和韓國。
 
  研究合著者、佛羅里達大學的古地磁學家Joseph Meert說:“在整個侏羅紀,那里的緯度幾乎沒有變化,但并不意味著沒有受到干旱化的影響。”
 
  Meert解釋說,部分挑戰在于,用古地磁分析記錄的地區位置并沒有從足夠長的時間中取樣。雖然火山巖忠實地記錄了地磁北極,但極點也有移動的趨勢,因此研究人員必須用幾千年的數據進行平均分析,解釋地球真極漂移。
 
  Kent還補充說,由于這片地區歷史復雜,在討論全球變化時,常被排除在外。其他大陸都可以追溯到大約1.8億年前分裂的超級大陸:盤古大陸,而東亞的形成過程還不清楚。
 
  “它們完全自顧自地發展,”Kent說。
 
巨大變化
 
  研究首席著者、中國地質科學院的易治宇告訴我們, 2015年夏天和2018年春天,研究團隊都在尋找更可靠的古地磁記錄,以確定東亞的地質運動。
 
  中國各地的巖石講述了不同的故事,就像它們的顏色各不一樣。中侏羅世的沉積物顏色較深,富含煤,這意味著古代地貌潮濕且長滿了植物。與之相對,晚侏羅世地層的沉積物則呈現出紅褐色,源于更為干燥的條件。
 
  研究團隊共選擇了57個地點的火山巖進行了采樣,這些巖層形成了鮮明的對比。易治宇說,2017年,他們的分析證實了之前的工作,即較年輕的紅色巖石形成于低緯度地區,那里的環境較為炎熱干燥。但關鍵是第二年夏天,他們分析了較古老的樣本,驚訝地發現它們來自高緯度地區。
 
  易治宇在郵件中寫道:“那一刻,我意識到這些數據對我們的意義——我們終于發現了(地球真極漂移)的跡象。”
 
古代氣候之謎或將揭開,這是侏羅紀大滅絕的真相嗎?
地球真極漂移可能是中國北方生物群落:燕遼生物群滅亡的原因。它們的消失為另一群生物的到來鋪平了道路,即熱河生物群,包括上圖所示的熱河龍化石。
攝影: O. LOUIS MAZZATENTA, NAT GEO IMAGE COLLECTION
 
  Meert坦承,最初他對這種劇變心有疑慮,但新發現讓他堅信這一點。“我們說,是的,是的,就是這樣。”他回想起與易治宇在北京一起檢查數據時的場景,“轉動和一切完美結合在一起。于是我們舉起啤酒碰杯,說,我們就這么做吧。”
 
  結果顯示,侏羅紀時期的地表每年旋轉17厘米,導致東亞地區慢慢變得干燥,被稱為燕遼生物群的古生物死亡。過去的研究表明,大約1.3億年前,另一次小規模的漂移讓東亞回到了溫帶氣候,為熱河生物群的出現奠定了基礎。這些保存完好的化石帶來了很多驚人發現,包括已知的第一種與鳥類沒有直接關系的有羽毛恐龍。
 
未來的旋轉
 
  “它的美妙之處在于非常簡單。”意大利米蘭大學的古地磁學家Giovanni Muttoni說道。他沒有參與此次研究,但廣泛研究了侏羅紀大遷徙。轉動及其量級與過去的研究結果一致,將神秘的氣候變化與這顆行星的旋轉聯系了起來。
 
  但Scotese卻不認為過去2億年里發生過地球真極漂移,他表示構造板塊運動可以解釋這種結果。侏羅紀時期,亞洲和北美洲緩慢移動,就像坐在一個圍繞歐洲旋轉的翹翹板上。北美洲向西北方向移動,而亞洲向東南方向移動。
 
  “在古地磁數據庫中,有大量噪音,古地磁學家通常會做出各種曲解,試圖把噪音降至最低,或者糾正被認為是錯誤的東西,”他說:“我不認同這種方法,我覺得這是對數據庫的偏見。”
 
  另一些科學家則堅持認為,這些數據指向了地球真極漂移,以及侏羅紀時期的巨大變化。
 
  “它們是真實存在的,”Muttoni說:“它們被記錄在巖石里。”
 
  如果真是這樣的話,還有很多問題懸而未決。首先,我們還不清楚是什么帶來了如此巨大的變化,其中必然牽涉到地球質量的重大重新分配。Boschman說,可能是俯沖帶的誕生(一個板塊俯沖到另一個之下的區域)驅動了漂移。Kent補充道,也有可能是已經俯沖下來的板塊斷裂,導致地殼碎片沉入地幔,打破了地球的平衡。目前,我們還無法解決很多地質問題。
 
  “現在整體認知有了拓展,我們也許正處在整個事件的關建時刻,”Kent說:“但與此同時,我們也有可能走了點彎路。”
 
(譯者:Sky4)
本文內容為國家地理中文網原創或者授權編譯,未經正式書面授權不得以任何形式轉載或使用。
喜歡
  • 微博評論
  • 網站評論
發表您的評論
浙江快乐彩任选3技巧