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这个地方,研究者或发现记录恐龙灭绝瞬间的化

文章作者:文物考古 上传时间:2019-11-12

6 月的太阳十分猛烈,热辣辣的阳光照射在美国北达科他州荒原上。除了鸟类、蛇和被主人遗失的流浪牲畜外,几乎看不到其他生命的迹象。这里的地形高低起伏,地面干结,大风和烈日的共同作用使得岩石松散易裂,形成了锯齿状的悬崖或尖锐的石块,人们在上面行走都胆战心惊,生怕一不小心跌倒就会被石刀划伤。锥形石峰拔地而起,而其中某些横纹层就藏着史前宝藏。

撰文:MICHAEL GRESHKO

美用世界最大CT机揭秘6500万岁恐龙木乃伊

在6600万年前的某个傍晚,假如你恰好站在北美的某处仰望天空,你立刻会发现空中有了一颗星星似的东西。再观察一两个小时,你会发现那东西还在原处,但似乎越来越亮了。

这片土地曾是一片热带稀树草原,有着大大小小的湖泊与河流。当时广袤平原上,一些如今已经很难辨别的生物时常群聚在一起,四处游荡,偶尔停下来吃那高高树上的叶子。它们的四肢不成比例,背上有尖峰,身上有片甲,头上带犄角,牙齿粗长。

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因为那不是恒星,而是一颗小行星,它正以每秒20千米的速度向地球飞来。

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在美国的西部地区,名为地狱溪地层的岩层保存了恐龙时代的最后一千年的地质记录。在北达科塔州地狱溪地层附近一个叫塔尼斯的遗址中,可能保存着6600万年前小行星撞击地球后几分钟到几小时内沉降的沉积物。

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60小时后,小行星撞上地球。它前方的空气被压缩并急剧加热。它在地球大气中打穿了一条通道,并制造出超音速的冲击波。在今天的墨西哥南部的尤卡坦半岛,小行星击中了一片浅海。就在那一刻,白垩纪结束,古近纪开始。

去年夏天的这个日子,我晃悠悠地站在峭壁上,即使有护膝保护,我还是可以感觉到突出的石头把我的皮肤磨擦得生疼。我拿着扁平的岩石锤准备凿入尖锐的石块里,锤子在刺眼的阳光下映出一道投影,而凿子被锤子砸进岩石里,夹在了一个几毫米的裂缝中,我只能停了下来,问道:“你刚刚说,这个有多少年来着?”

摄影:DANITA DELIMONT / ALAMY STOCK PHOTO

这具恐龙木乃伊身上的皮肤组织清晰可见

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“这个石头吗?大概 3400 万年吧。”Clint Boyd 回答得漫不经心,他是和我一起来的古生物学家。

6600万年前,一颗直径约10公里的小行星撞击地球,仅仅数分钟后,一场由小玻璃珠组成的冰雹像雨点一样降落在如今的北达科他州的一个入海口。撞击导致的地震波激起大量河水,把许多植物和动物混合后又埋葬在沉积物中,然后将其保存了下来。

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击中尤卡坦半岛的小行星 | inverse.com

北达科他州的荒野与宝藏

当我第一次和我亲友们提起要去北达科他州时,他们的反应都非常一致:“那里有什么可看的?”人们印象中的北达科他州是一片广袤无垠的荒野,一眼望去,连天地交接处也模糊不清,这并不是一个理想的旅游目的地。然而这种原始古朴的环境所导致的人迹罕至,也让大自然得以保存北达科他州最大的宝藏——它的史前居民。

北达科他州的地表普遍为沉积岩,大部分都没遭受过冰川侵袭,因此形成了保存化石的优良地质环境。在这里,到处都能发现这些古老的骨头。

在一片寸草不生的区域——它因此被称为“荒野” (the Badland) ——犀牛一度在此繁衍生息。而大型陆龟也曾在这里的河流和湖泊附近活动,如今河流和湖泊的所在范围都已经干涸。

北达科他州和它埋藏着的化石有着一种独特且持续发展的关系,这种关系的发展在某种程度上得益于现代公众发掘得出的发现。恐龙死忠粉们每年都会来到这里,帮助古生物学家进行挖掘,但在化石爱好者圈外,北达科他州还是寂寂无名。

我在去年 6 月参与挖掘的化石当时还是埋在地里的,只有 2 英寸的肋骨露出了山体。一个爱穿卡其军外套的瘦挑古生物学家让我不必担心破坏到任何无法挽回的东西,因为犀牛在这一地区很普遍。

我挥动锤子,砸在凿子扁平的顶端上,岩石裂开了一条长缝,裂缝又长又宽,不可能像抹墙一样再把它磨平了。第二下,我比划着按 45 度角锤下去,一大块石头崩了出来,现在我能看见这种上百万年前在这里生活的动物的肋骨了。

另外一位古生物学家 Becky Barnes 在几个山丘之外挖掘着一个乌龟壳化石。她穿着牛仔裤,还有她众多恐龙搞笑T恤的其中一件,长长的辫子藏在棕褐色的宽檐帽下。她在挖掘现场记录本上为这个龟壳的原身起名 Bruce。取名 Bruce,既不是为了纪念早期的探险家,也不是缅怀哪一个著名的科学家。Bruce 就像我一样——是一个普通的在北达科他州西部参与挖掘工作的志愿者,他不小心陷进了山缝里,意外发现了这种新乌龟物种,Bruce的外观就像巨型加拉帕戈斯龟,与我正在挖掘的犀牛生活在同一时期。

现在,研究人员在发表于《美国国家科学院院刊》上的一篇研究中表示,这个遗址记录下了恐龙的灭绝瞬间,给我们留下了那一刻的罕见快照。之前研究者在其他地方也发现过大量记录这一时刻的化石,这一地质记录又被称为K-Pg边界。不过,这个位于北达科他州的遗址可能代表了受这场灾难影响的整个生态系统。

科学家仔细检查这具木乃伊。

小行星撞击后,地球遭受了什么?

群众是化石挖掘的主力军

在始新世时期(约距今 530 万年至距今 3650 万年),这个地区的环境看起来就像如今犀牛所生活的非洲一样,地面平坦无垠。而现在只有小心翼翼地在山脉间行走,并凿碎这些贫瘠岩石地表时,才能发现这个曾经遍布野生动物的奇妙世界。

公众挖掘通过一种非常北达科他州的方式有序进行着。每当居民在他们的土地上发现骨头(至今仍经常能看到它们)时,他们会打电话给来自美国地质调查局的古生物学家们,古生物学家们便会驾车前去评估状况。到达后,他们会寻求当地志愿者的帮助,并教导志愿者如何正确地收集化石,然后运送这些化石到俾斯麦实验室。

渐渐地,这一过程演变为一个面向公众的项目,报名参与的志愿者会跟随古生物学家一起参与每年的实地挖掘工作。挖掘化石是一项艰苦的工作。每个夏天,地质调查局都需要一些好奇且真心希望参与的人来和古生物学家们“玩”上几天,发掘这些不再存在的生物。除了需要缴纳保证金(仍是可退还的)之外,大部分的远足项目都是免费的。

有一些挖掘站点,比如迪金森县以外的我所处的这一个挖掘站点,志愿者都准能发现化石。我见过的 3 位古生物学家,Boyd 先生、Barnes 博士以及 Jeff Person,他们也都发现了以前从未在这地区发现过的几种小型生物,主要是鱼类和 Oreodonts。Oreodonts 的意思是“行走的食物”,Barne 女士表示,这个名字代表了它们在食物链上的位置。

由于预算被削减,公共挖掘点已经从 2016 年的 5 个减少到如今的 4 个。俾斯麦挖掘区(项目从 7 月 24 日开始,至 28 日结束)是只进行恐龙化石发掘的地区。而在彭美纳峡谷(项目自 8 月 8 日开始,至 12 日结束),志愿者则可以挖掘出 8000 万年前的海洋生物化石,如巨型鱿鱼和沧龙(一种海洋爬行动物)。梅多拉挖掘区(项目自 7 月 13 日开始,至 16 日结束)位于西奥多·罗斯福国家公园 (Theodore Roosevelt National Park) 附近,那里有 5500 万至 6000 万年前存在的沼泽生物。迪金森挖掘区(项目自 6 月 26 日开始,至 30 日结束)拥有最古老的哺乳动物化石,有着约 3000 万到 4000 万岁的年龄。志愿者可以选择参加一天的挖掘活动,或者 5 天全程参与。

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北京时间3月19日消息,据国外媒体报道,在美国北达科他州立博物馆的地下室里,研究人员利用微小的毛刷和凿子,小心翼翼地清理一块巨大的墨绿色岩石。他们正在认真地除掉一个肯定令人着迷的东西上的覆盖物——这块大石头里包裹的是一只皮肤和其他一切东西都几乎保存完好的恐龙。

这颗小行星直径不小于9.6千米,在击中地球的两分钟内,它砸出了一个深约29千米的陨石坑,并向空中抛出了25万亿吨的碎屑。

怎么找到史前居民?

我在早上 7 点半到达迪金森挖掘区的遗产中心,那里同时也是州立俾斯麦博物馆。在停车场我遇到了一名古生物学家,他从高速公路上的连锁酒店那边过来。挖掘队伍开始集合。早前的电子邮件已经通知了志愿者们应该穿什么(较为密闭的鞋、长裤、有沿帽),带什么(大量的水),不要带什么(iPod和耳机)以及需要注意什么(响尾蛇、多刺的仙人掌)。志愿者的车队跟随古生物学家们的卡车在 94 号州际公路上一路往西。这辆大卡车拖着一辆黑色的轮式工具车,我们可以将它从车海中分辨出来然后跟上。

大型连锁超市和俾斯麦高速公路逐渐淡出我们的视野,目所能及的景色也开始变化。近百英里的车程消除了北达科他州在我心中平坦荒芜的印象。我开着租来的车跟随着车队前行,一路穿越了崎岖的碧山绿草,广袤的大地上间或出现一两家农舍,野生的动物在岩石间漫步奔走。一个高大的广告牌上印着西部歌舞剧梅多拉音乐剧的海报,矗立在这条风景优美的高速公路旁。山峰像大型雕塑一般,沿路形成了一条美丽的风景线,快速划过的云彩让天空也变成了巨大的画布。

车队——包括一名青少年男孩和 8 名成年人——开始驶离高速公路,我们冒险开车进入了一片农田,车轮在未开发的道路上激起了岩石和灰尘,最终停在了一片倾斜的草地上。我们根据自己的挖掘设想,挑选了一些装备带在身上。我拿了刷子,锥子,泥刀和收集瓶。

徒步走了 15 分钟,沿途穿过了一个牧场,我们到达了挖掘地点——一片干燥平坦的枯竭河床。古生物学家们在高处可以观察我们的挖掘进程,我们都在河床里一寸寸地刮起地皮,寻找着微小的化石,它们可能和石头看起来一样普通。

古生物学家们不厌其烦地与队伍里的新人们讨论恐龙是否有羽毛,并且细心地解释着专业术语,和恐龙的生存时间分布。他们的耐心和热情似乎是无止境的,一天下来,他们检查了无数片被志愿者误认为化石的岩石碎片。

一群麋鹿站在远处的山丘上,仿佛兴致勃勃地在观察我们。它们看着我们爬上放牧母牛的草丘上。几乎每十几块看起来像骨头的岩石中,会出现一块真正的化石,前提是要先发现第一块至关重要的化石,因为在此之后,所有的化石都会陆续被找到。而惊喜在不经意间来临:一系列的褐色岩石看起来分布规律,长得也很像小骨头,志愿者们开始识别出以前无法察觉的颜色和纹理变化——就是它了!

我们接着从干涸的河床出发,开着双座地形车调转了方向去往荒原,那里有更多的发掘点。团队被分成了 2 人一组并向不同的挖掘点出发,每一组都会由一个古生物学家带队。在接下来的 6 个小时里,我的思绪回到了我在博茨瓦纳和纳米比亚见过的那些巨型壮观的犀牛上。我试图幻想那样的生物在这片土地生活时的场景:它们硕大的脚正踩在我坐着的地方,周围都是一些如今已不复存在的史前生物。

我和古生物学家聊起有关恐龙,地质学,科学,北达科他州以及任何我想到的东西。谈话时断时续,贯穿了挖掘的这 6 个小时。我们都想知道在百万年之后,谁会来挖掘我们的骨头?他们会对我们存在在地球上的这段时期作出什么样的猜想?

在接下来一小时的挖掘里,我对这个犀牛肋骨的发掘进展比所有人预想的都要全面,这意味着我要直接深入山体挖掘,而不再局限于地表的工作。几个小时过去,我的手上鼓起了几个水泡,但成果是喜人的:一块臀骨以及一块球窝关节被完美地从岩石中剥离出来,同时还能看到从石头里露出了两英寸的脊椎骨。粗略估计,这架犀牛骨架应该有 3400 万年的历史了

研究负责人Robert DePalma在塔尼斯遗址进行实地研究。

世界上第五具恐龙木乃伊

想像一枚卵石掉进池塘水花飞溅的场景,再把它放大到地球的尺度。地壳反弹,一座比珠穆朗玛峰还高的山峰短暂地升起。

遍地宝藏的北达科他州

犀牛化石在这一区域已司空见惯,剑齿虎和渐新马(生存在 4000 到 3000 万年前的三趾马,约两英尺高)的骨骼化石也同样很常见,但在去年夏天,我们其他的发掘点还是发现了许多惊喜。在庞贝纳峡谷,人们挖掘出了一种类似放大版科莫多巨蜥,却带有脚蹼的沧龙科生物,这种海洋生物从未在北达科他州被发现过。

沃特福德市是俾斯麦附近的一个小城镇,那里出土了北达科他州最完整的化石骨骼之一。这架鸟类骨骼还没被确认种类,因为鸟类的轻盈但空心的骨骼很少能经历千万年的掩埋。但就在 6000 万年前,这只鸟就存在了,恰好是在恐龙灭绝后不久。而俾斯麦南部发掘出来的恐龙化石比这具鸟类骨骼还要久远:他们发现了一具埃及龙的骨头,这种鸭嘴恐龙有长达 40 英尺的嘴巴。

对于熟悉北达科他州历史的人来说,恐龙只是生活中的一部分。整个州的各个博物馆都展出着各种各样的化石,每一具化石都有资格进入美国自然历史博物馆。例如在迪金森博物中心,就保存有 11 架完整的化石骨架,甚至还有一副完美无缺的三角龙头骨,就安放在一个惊艳的晶石洞中,但游客们似乎对晶石洞更感兴趣。

“我们州有着大量惊人的恐龙遗迹,” 北达科他州贸易部旅游中心的 Kim Schmidt 说,“我认为很多时候,人们会因为这里有很多的化石,而忽略了它们有多珍贵。你很难在这里之外再看到史前化石了。”

但这里有一具恐龙化石,它的惊人程度甚至能打动最漠不关心的北达科他州人。Dakota 是一头 670 万岁的木乃伊化鸭嘴龙,它是在北达科他州西南部一个名叫马尔马斯的城市被发现的。马尔马斯牧场边发现的这头“恐龙木乃伊”是恐龙发掘中最重要的发现之一:它仍保存有一层皮肤和腱(连接肉和骨骼的结缔组织)。Dakota 在文物中心(俾斯麦州立博物馆)内展出。俾斯麦州立博物馆是一座令人印象深刻的当代建筑,里面的恐龙展览非常全面,藏品涵盖了北达科他州所有已知的古生物。

供图:ROBERT DEPALMA

研究人员表示,这只被称作“达科他”的爱德蒙托龙(Edmontosaurus)几乎跟已经发现的其他所有恐龙都不一样,2004年考古学家在北达科他州西南部挖掘出这只鸭嘴龙,覆盖在它上面的已变成化石的皮肤像铁一样硬。它是世界上为数不多的木乃伊恐龙。他们正在小心地把这具恐龙化石从一个具有6500万年历史的“坟墓”中清理出来。

撞击释放的能量超过10亿枚广岛原子弹。但这次撞击毕竟不同于核弹爆炸,并没有后者标志性的蘑菇云。最初的爆发形成了一条“公鸡尾”,这是一道熔化物质组成的巨大喷流,它一直冲到大气层外,有些物质散落在了北美各地。大量物质的温度比太阳表面还高好几倍,将1600千米以内的一切尽数点燃。

为什么是北达科他州?

北达科他州的一部分地质层属于地狱溪组(形成于距今 6800 万至 6600 万年前的地质层),这一岩石层与恐龙灭绝之前的最后一段时间重合,也就是恐龙们呼吸“最后一口气”的空间。而对于古生物学家来说,围绕北达科他州进行挖掘活动,则提供了更为全面的挖掘可能性。这附近的表层仍是地狱溪组层,但还有少部分灭绝层,以及薄薄的一层古新世层。这意味着古生物学家们可以研究最后一代恐龙的生存状况,以及幸存下来的动植物群的情况。古生物学家通过全州发掘,可以及时深入地了解这些神秘而有趣的生物。

Clint Boyd 强调:“拥有部分完好的化石就意味着我们可以准确地判断哺乳动物、海龟、鱼类以及植物都经历了什么。在北达科他州,你可以了解到灭绝,还有灭绝对整个生物群的影响。在美国的其它地方,你可学不到这些。”

往下挖,再往下挖,有些时候往下挖几百英尺,人们都还能发现恐龙的踪迹。在北达科他州西南和中南部地区,拉梅市、鲍曼市、马尔马斯市和俾斯麦市南部都经常能发掘出恐龙化石。

一个好的化石需要迅速被自然掩盖沉埋,从而就能避免食腐类动物和细菌等清道夫的破坏。北达科他州的地狱溪组地质层,在大约 6550 万年前,形成了一个大三角洲。雨水和河流的沉积物将海岸边的生物尸体冲入流水中,并埋藏于地底,这些骨骼也因此得到完好而长久的保存,若我们不去进行挖掘,它们可能就此在地下长眠而无人知晓。

在 2015 年的公众挖掘中,Barnes 女士和她的队员们发现了一头 34 英尺到 49 英尺长的沧龙科生物,她将这头沧龙科生物昵称为“大海怪”。他们挖掘出了“大海怪”的一大块头骨、大部分脖子和肩胛骨,而这些骨头大多数都是连接在一起的。其后,当 Barnes 女士在实验室里清理颈骨时,她注意到了一些事情。

“我在颈骨连续的 6 块脊椎骨底部发现了一个巨大的咬痕。有什么生物大力地咬断了它的脖子。这是一个很明确的死亡病理。”

公众挖掘吸引了各种各样的人参与其中。在我们这一批志愿者中,有一群忠实粉丝每年夏天都会组队报名参加挖掘。他们从遥远的邻州开车过来帮助古生物学家们,最后,他们的劳动成果会在北达科他州博物馆展出。

还有一些参与者是公路旅客们,他们希望在去黄石公园的夏日旅途中有一些独特的经历。来自俾斯麦或者梅多拉市的游客在游览过西奥多罗斯福国家公园后,希望为他们的“一天游”再找个好活动,其中偶尔还能看到外国游客的参与。迷恋恐龙的孩子也是参与者,当然,一起来的还有他们同样痴迷恐龙的父母,就像我们车队里的那对母子一样。最后就是我,来自东海岸的记者,希望在偏远的地方能找寻到不同以往的冒险旅程。

在这一天结束的时候,我终于摆脱了飞扬的尘土,还有起泡、晒伤、刮擦和精疲力竭的折磨,但我对我所见到的、学到的一切都感到兴奋和喜悦。我对我们人类能在生命历史上有短暂的停留而感激,同时充分认识到了人类的渺小。我对这片我们以为自己已经熟知的土地抱有敬畏,因为其实它还拥有无数的未知。

“从本质上说,我们在那里发现的相当于撞击后第一时间的地质高速胶片,”研究的主要作者、堪萨斯大学的博士生、棕榈滩自然历史博物馆的馆长Robert DePalma说。

英格兰曼彻斯特大学的古生物学家菲利普:曼宁是这个研究达科他的国际科研组的一员,他说:“这具化石将让人们最近距离的目睹一只恐龙,看看它的大部分到底是什么样子。这不是化石记录经常为大家提供的有关过去生命迹象的杂乱无章的句子或片断,而是一个完整的章节。”

撞击点还升起了一个炽热液化的岩石构成的倒锥体,它向外扩散,形成无数名为“玻璃陨石”的炽热玻璃团,覆盖了整个西半球。

如果你打算参与公众挖掘

化石挖掘会在每年 6、7、8 月举行。选择挖掘的地点是一个简单的过程:你可以直接拨打701-328-8015,或发送邮件到mindyaustin@nd.gov,联系到北达科他州地质调查局的 Mindy Austin。而关于化石挖掘的信息可以在地质调查局的官网上找到。(官网:atdmr.nd.gov/ndfossil/digs)

“看到受到白垩纪末期的真实事件影响的生物真的令人感到震撼,”研究合作者、曼彻斯特大学的古生物学家Philip Manning补充道。

动物死亡后,组织会迅速腐烂。这些研究人员表示,“达科他”一定是被快速掩埋住,并一直呆在合适的环境中,所以它的皮肤组织才能完好地保存下来。曼宁说:“腐烂过程被化石作用战胜,因此它的大部分软组织结构得以保存下来。”25岁的泰勒:莱森是耶鲁大学的古生物学博士生,1999年,他在叔叔的大农场上发现了这只恐龙。2004年他开始挖掘这具化石,工作几周后他就意识到他可能发现了一些特殊东西。他在电话采访中说:“通常情况下我们拥有的化石都是些骨骼。但是这次我们不只发现了骨骼,而是发现了一具完整的畜体。”

一些喷出物甚至脱离了地球引力,开始沿着不规则的轨道围太阳运行。数学模型显示,这些流浪的碎屑至少有一部分仍栖息着活的微生物。这颗小行星虽然在地球上摧毁生命,但它或许也把生命散播到了整个太阳系。

Bismarck俾斯麦

我在俾斯麦的假日酒店有愉快的住宿体验。孔雀巷则是觅食的好去处,它的悠久历史为餐厅的获奖菜单增添了额外的风情。Pirogue 餐厅则主要根据当地季节性的食材来制定有机菜单。

上周五,《纽约客》杂志发表了一篇描述该遗址的专题文章,有些地方比新研究描述的更详细。据DePalma称,这篇发表于PNAS的新论文只是系列研究的第一篇,这些研究将仔细描述这一惊人发现的细节。

动用世界最大CT扫描仪

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the Holiday Inn 假日酒店:

地址:3903 State Street

官网:ndtourism.com/bismarck/hotels-motels/holiday-inn

因此,目前公布的数据究竟揭示了什么呢?对于古生物学家来说,这个遗址还有什么意义呢?下面我们就带您详细了解一下。。

这些研究人员利用世界上最大的CT扫描仪(由加利福尼亚州的波音公司操作,用来检查航天飞机的部件),以便更好地查看这块有皱的巨大沙岩中到底包裹着什么。密歇根州负责这个项目的顾问斯蒂芬:比根表示,这是至今发现的具有“重大意义”的第五具恐龙木乃伊。他说:“最终它或许将被证明是保存最完好的木乃伊,因为我们在这个样本上发现的皮肤的质量和范围都是空前绝后的。”

玻璃陨石,硅酸盐玻璃芯,外层已风化成粘土 | Robert DePalma

Peacock Alley 孔雀巷:

地址:422 East Main Avenue

官网:peacock-alley.com

玻璃雨

比根表示,考古学家曾在世界各地挖掘出其他几具有化石皮肤的恐龙,但是仅有少数有足够的皮肤可供研究和教育之用,在大部分以前的发掘过程中,相关人员认为化石皮肤的意义不是太大。他说:“他们的目标是获得化石骨骼进行展出。”

小行星在撞击中蒸发了。它的物质和蒸发的地球岩石混合,形成了一根炽热的烟柱。烟柱先是升腾到地月距离的一半,然后坍塌成了一根白热的尘埃柱。

Pirogue 餐厅:

地址:121 North Fourth Street

官网:piroguegrille.com

新发现的遗址位于地狱溪地层一小块露出地面的私人牧场上,得名于“失落的”埃及古城“塔尼斯”。地狱溪是一系列岩层,记录了恐龙灭绝之前的数十万年的地质历史。

2月初,工作人员将“达科他”搬运到这个博物馆,现在它四周被桌灯和用来吸收灰尘的机器包围。北达科他州地质调查局的古生物学家约翰:霍根森表示,把它外面的覆盖物彻底清除掉至少需要一年或更长时间。负责这个项目的科研组成员艾米:萨卡利亚森正在用毛刷清除上面的杂物。之所以利用这种工具,是因为刷毛能伸到石缝里。她说:“做这项工作的确非常令人兴奋。没有人见过这具6700万岁的化石的庐山真面目。它的发现令人振奋。”

计算机模型显示,因为这股碎屑风暴,撞击点周围2414千米内的大气都变得炽热,引发了巨大的森林火灾。当地球转动,飘浮在空中的物质在地球的另一边汇合,落下后点燃了整个印度次大陆。根据最终覆盖地球的尘埃和灰烬的厚度,大火应该吞噬了地球上70%的森林。

Dickinson迪金森:

如果你在迪金森,可以选择下榻华美达大酒店。不要错过Brew餐厅,它坐落于一间建于1887年的教堂旧址中,供应精良的咖啡,美味的三明治和其它一些新鲜的烘焙食品。罗斯福总统在巡视北达科他州的途中也曾在这里用餐。

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此时,比根正利用一个尖锐的工具清除掉小块岩石,让化石的一部分裸露出来。曼宁表示,现在他们一天要工作18个小时,一周不停工作。“这比我以前想象的工作更多。但是我不愿改变过去几年中哪怕一秒的时间安排。”霍根森表示,这具化石的主要部分分为两部分,总重量将近5吨。他说:“它的骨架卷曲在一起。从它的尾巴端到鼻尖的实际长度大约是30英尺。”

与此同时,撞击造成的海啸席卷墨西哥湾,它撕裂海岸线,在有的地方剥掉了几十层楼高的岩石,它将碎片冲到内陆,然后再将它们重新吸进深水。

Ramada Grand Hotel 华美达大酒店:

地址:532 15th Street West

官网:ndtourism.com/dickinson/hotels-motels/ramada-grand-dakota-hotel

在塔尼斯遗址的一次探索期间,研究负责人Robert DePalma使用显微镜检查一个冲击喷出物,研究合作者Mark Richards在一旁观看。

国家地理学会资助大部分研究

破坏才刚刚开始。

Brew 餐厅:

地址:215 Sims Street

官网:thebrew.org

供图:ROBERT DEPALMA

已经有儿童书和成人书介绍这具恐龙化石,国家地理电视节目也做过介绍。国家地理学会资助了大部分研究工作。该学会的副主席约翰:弗朗西斯说:“现在这块包裹着恐龙化石的石块被放置在北达科他州立博物馆内,目前我们非常急切地想看到从它里面会出现什么。”

撞击和燃烧产生的尘埃和灰烬使阳光一连几个月无法照射到地球表面。光合作用几乎停止,大部分植物死亡,海洋中的浮游植物灭绝,使大气中的氧气急剧减少。大火熄灭后,地球陷入了一个寒冷、甚至可能深度冰冻的时期。在海洋和陆地,地球上最基本的两条食物链双双断裂。大约75%的物种灭绝。地球上死亡的生物个体超过99.9999%,碳循环戛然而止。

Medora 梅多拉:

梅多拉位于西奥多·罗斯福国家公园的边界。罗斯福总统巡视期间,曾在这里停留了很长一段时间。他当时住在 Rough Riders 酒店。床上的泰迪熊(为了纪念罗斯福的来临)摸起来很舒服。而酒店楼下的 Theodore 的餐厅就是一个很好的用餐选择,你可以在历史悠久的建筑中享受随性又雅致的晚餐。

DePalma最初是通过一位化石商熟人得知这个遗址的,这位化石商在那里进行了勘探,几乎没发现能卖到高价的化石。根据化石中的鱼类,化石商认为这个遗址是一个池塘沉积层,形成于K-Pg边界之前的数万年。不过,随着DePalma对这个遗址不断进行调查,他发现许多地方需要重新考虑。如果这个地方实际上是一个河谷的低洼区域呢?

考古学家已经在北达科他州荒地西部发现了很多史前化石。霍根森表示,这里的其他珍品似乎正等待着大家去发掘。他说:“这里是世界上真正能看到恐龙灭绝时间分界线的几个地方之一。”发现这具化石的莱森希望带着它进行世界巡展,然后再把它带回他的故乡马尔马斯,他正在该地修建一座博物馆。现在,北达科他州遗产中心的这些工作人员正在为今年夏季的展出作准备。

连地球本身也成了一颗毒球。小行星撞击蒸发了几层石灰岩,向大气中释放了1万亿吨二氧化碳、100亿吨甲烷和10亿吨一氧化碳,三种都是强有力的温室气体。撞击还蒸发了硬石膏,将10万亿吨硫化物抛到空中。硫化物与水结合,形成硫酸,又以酸雨的形式落回地面,其威力或许使任何存活的植物掉光了叶子,并带走了土壤中的养分。

Rough Riders酒店:

地址:301 Third Avenue

官网:medora.com/stay/hotel/rough-riders-hotel

就像论文描述的一样,DePalma在塔尼斯遗址的沉积物中发现了K-Pg撞击的迹象,其中包括在撞击的巨大压力下震碎的石英碎片,以及大量撞击碎片。

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Pembina Gorge 彭贝纳峡谷:

沃尔哈拉的 The Sanctuary Guest House 是当地最受欢迎的酒店,而想小酌一杯的话,不妨到另一家酒店——沃尔哈拉酒店的 Supper Club 去。

小行星撞击地球后,在地壳上撕开了一个约80公里宽、29公里深的大洞,同时导致大量熔融的岩石以惊人的速度向上和向外飞溅。在大气层的高处,这些碎片凝聚成微小的玻璃球,其中许多不足一毫米宽。在撞击大约15分钟后,这些被称为玻陨石的微粒像暴雨一样开始下落,一直持续了75分钟。

艺术家想象中的小行星撞击之日丨syfy.com

The Sanctuary Guest House:

地址:403 Holly Street

官网:sanctuary-guesthouse.com

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今天,小行星撞击后留下的碎屑、尘埃和灰烬都保存在地球的沉积层里,形成了厚度接近一本笔记本的条纹。这个地层名为“KT界线”,因为它标志着白垩纪(Cretaceous period)和第三纪(Tertiary period)的分界线。第三纪已经更名“古近纪”(Paleogene),但“KT”这个名词保留了下来。

Supper Club:

地址:508 Sunset Avenue

塔尼斯遗址富含大量保存完好的鱼类化石,这些鱼类纠缠在一起,保持了三维形态。

KT层的上方和下方充满未解之谜。古生物学界的一个核心谜题是所谓的“三米问题”(three-meter problem):虽然经过了150年的勤奋寻找,研究者却几乎没有在KT界线下方3米的范围内找到过恐龙化石,这个厚度对应了几千年的时间。

供图:ROBERT DEPALMA

因此,有许多古生物学家主张,恐龙的灭绝远在小行星撞击之前就开始了,原因可能是火山喷发或气候变化。但也有科学家反驳说,三米问题不过体现了寻找化石的艰难。他们坚持认为,或早或迟,总会有一个科学家在更接近毁灭时刻的地方找到恐龙的。

在许多K-Pg遗址,玻陨石构成了一个不连续的地层,但塔尼斯遗址则不是如此。该遗址的许多沉积层中都充满玻陨石,研究人员认为这是玻陨石在沉降过程中有水来回晃动的迹象。在变成琥珀化石之前,塔尼斯遗址的树脂捕获了一些玻陨石。DePalma的研究小组甚至声称,波陨石着陆后在沉积层上留下了0.6米深的洞,他们在洞里发现了一颗玻陨石。大量鱼类被冲击到陆地上后立刻被埋了起来,其保存完好的躯体还包含充满撞击碎片的鳃部。

地球生命史上一个重大事件的答案,就封存在KT界线中。如果你像许多生物学家一样,将地球看作一个活的生物体,你就可以说它当时被一枚子弹击中,险些丧命。

“塔尼斯遗址基本上把最稀有、最不具代表性的东西储存在了岩层中,让我们可以研究几十年,这甚至不包括撞击的场景,” DePalma说道。

揭开那个毁灭之日发生的事情至关重要,它不仅能回答三米问题,还能解释我们人类这个物种的起源。

“我的确是带着怀疑的眼光来看待这个问题的,不过说实话,读完这篇论文后,我个人很难找到另一种解释,” 皇家卑诗博物馆的古生物学馆长Victoria Arbour说,他没有参与这项研究。

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Ken Lacovara是罗文大学的古生物学者,没有参与这项研究,他指出,世界上有350多个保存着K-Pg边界的遗址,其中一些遗址还出产化石。1987年,古生物学家在波兰中部的一个K-Pg遗址发现了鲨鱼牙齿和蛤壳。2013年,丹麦的研究人员在小行星撞击后沉降的粘土中发现了单独的鲨鱼牙齿。不过,Manning和其它近距离观察过这些化石的研究人员强调,塔尼斯遗址是独一无二的。

KT界线 | Robert DePalma

“这实在是令人难以置信,我从来没有见过这样的东西,而塔尼斯遗址竟然发现了大量类似的化石!” 佛罗里达州立大学的古生物学者Greg Erickson说道,他没有参与新研究,不过数周前参观DePalma的实验室时亲眼看到了这些鱼类化石。

撞击的直接受害者,掩埋于此

地震晃动

2013年8月5日,我收到了名叫罗伯特·德帕尔马(Robert DePalma)的研究生发来的一封电邮。他是在北达科他州鲍曼市的一个货运车站给我写的邮件:“我有了一个惊人的、空前的发现。此事我绝对保密,目前只有三个人知道,他们都是我身边的同事。”

尽管DePalma和同事将塔尼斯遗址解释为一个河谷的入海口,但这里发现了一些通常生活在海洋中的生物的迹象。新研究发现了一些海生化石碎片,其中包括古鲨鱼的牙齿,一种叫做沧龙的水生爬行动物,以及一种叫做菊石的已灭绝软体动物。DePalma和其团队认为,之所以会同时出现陆地动物和海洋动物,是因为来自内海的水突然冲入了河流的上游,将河中的生物冲到了塔尼斯的河岸上。

他继续写道:“这比任何简单的恐龙发现都独特得多、罕见得多。如果可以的话,我不想在电邮里多谈细节。”他附上了手机号码,还约定了通话时间。

“塔尼斯遗址竟然发现了菊石化石,这的确非常奇怪……这就像把一条鱿鱼放入上波托马克河一样,”史密森尼国家自然历史博物馆的馆长、地狱溪地层专家Kirk Johnson说。如果沧龙的牙齿被证实与该遗址的其他化石属于同一时代,那么这可能是迄今为止发现的最年幼的沧龙的牙齿。

我打去电话,他告诉我他发现了一处遗址,其中掩埋着那次小行星灾难的直接受害者。

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起初我很怀疑。这个德帕尔马是科学界的无名小卒、堪萨斯大学的一名博士生,他说他没有机构支持也没有合作者,全靠自己发现了这个遗址。我心想他可能在夸大其词,或者干脆疯了。(古生物学界里特多反常的人。)不过我还是来了兴趣,我登上了前往北达科他的飞机,想亲眼去看看是怎么回事。

塔尼斯沉积层的横截面展示了两个浪涌脉冲和一些动物化石的地层。

德帕尔马的发现位于地狱溪组(Hell Creek geological formation),它在北达科他、南达科他、蒙大拿和怀俄明州的部分地区露出地面,包含了几片世界上层次最丰富的恐龙层。

供图:ROBERT DEPALMA

撞击发生时,地狱溪的地貌由潮湿的亚热带低地和一片内海岸边的几块泛滥平原组成。这片土地生机盎然,季节性的洪水和蜿蜒的河流能迅速掩埋死去的动植物,条件非常适合形成化石。

塔尼斯遗址的沉积物还表明,一股突如其来的水流将其完全淹没。研究人员最初认为这次洪水是撞击引起的海啸冲向西部内陆海道造成的,但时间对不上:海啸需要8到16个小时才能到达塔尼斯遗址,而该遗址的晃动则出现在地震发生后的第一个小时内。西部内陆海道是恐龙时代的一片水域,从墨西哥湾一直延伸到北美西北部。

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相反,研究小组认为,这次洪水实际上是小行星撞击触发的10到11级地震导致的洪水。就像电影《侏罗纪公园》里霸王龙行走时震动了每一杯水一样,小行星的撞击也会产生类似的地震波,足以让世界各地的水体溅起水花。

正在化石遗址工作的德帕尔马

不同凡响的发现

十九世纪晚期,恐龙猎人第一次发现了这些丰富的化石层。1902年,高调的化石猎人巴纳姆·布朗(Barnum Brown)在这里发现了第一具霸王龙化石,全美轰动。有一位古生物学家估计,在白垩纪,地狱溪一带布满霸王龙,就像非洲塞伦盖蒂草原的鬣狗那么常见。这里也是三角龙和鸭嘴龙的家乡。

到目前为止,许多地质学家和古生物学家都对这项研究有关小行星撞击地球的发现表示认可。

地狱溪组的年代跨越白垩纪和古近纪。至少半个世纪之前,古生物学家就知道那个时段发生过一次生物灭绝,因为所有恐龙化石都是在KT层下方发现的,上方从来没有。

“这是一项杰出的研究,研究的吸引人之处在于研究结果与我们预期的一样:巨大的岩石撞击地球,灾难临头,”加州大学伯克利分校的地球年代学者Paul Renne说道,他研究过白垩纪末期的具体时间。

这一点不仅在地狱溪,在全世界都是如此。在许多年里,科学家们一直认为KT之交的灭绝并不神秘:在几百万年的时间里,火山活动、气候变化和其他事件逐渐杀死了许多生命形式。

不过,《国家地理》杂志联系了一些没有参与该研究的古生物学者,几乎每一位都对新发现提出了一些担忧。早在2013年和2016年,DePalma曾在学术会议上汇报了研究的初步结果,当时一些研究人员对他的说法非常震惊,他们想知道这个遗址是否真的如此完美。

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DePalma的一些早期研究也让人怀疑,其中包括一个备受瞩目的错误。2015年,DePalma公布了一种名为Dakotaraptor的新恐龙物种,但2016年Arbour的一项研究表明,DePalma无意间将海龟化石放入了Dakotaraptor的重建骨架。尽管如此,DePalma的同事们还是极力为他关于塔尼斯遗址的研究辩护。

几乎没有在KT界线下方3米的范围内找到恐龙化石,这个厚度对应了几千年的时间 | Richard Barnes

“任何人都可能在某个时刻犯错,他做了一项了不起的研究。”Manning说道。

但是到了1970年代末,一个名叫沃尔特·阿尔瓦雷斯(Walter Alvarez)的年轻地质学家却和他的父亲、核物理学家路易斯·阿尔瓦雷斯(Luis Alvarez)共同发现了KT层中含有大量稀有金属铱,他们猜想这是一次小行星撞击留下的余灰。

其他研究者还对DePalma的研究缺乏可见性表示担忧。《纽约客》的报道发表于这篇研究及其69页的补充研究正式发表的前几天。《国家地理》获得了这两份文件,并将其发送给外部研究人员,请他们做出评论。

两人在1980年的《科学》杂志上发表文章,提出这次撞击能量极大,以至引起了大规模灭绝,而KT层正是那次事件留下的残骸。

据《纽约客》报道,塔尼斯遗址富含大量化石,其中包括牙齿、骨头和几乎所有发现于地狱溪地层的恐龙物种的幼崽遗骸。这篇文章还报道,研究者在塔尼斯遗址发现了可能来自恐龙、翼龙的羽毛化石,长达0.3米,此外还有某种未孵化的蛋化石,里面有保存完好的胚胎。

起初,大多数古生物学家都反对这个假说,认为地球和太空垃圾的一次突然随机的相遇并不足以彻底改变地球生命的演化。然而,随着时间的推移,证据越来越多,直到在1991年的一篇论文中,有人提出了确凿的证据:

不过,DePalma的研究没有提到这些细节。DePalma的主要研究没有提到恐龙的骨头,补充研究只突出强调了一块来自诸如三角龙这样的角龙的髋骨碎片,研究者发现髋骨碎片可能与“相关的组织有关”。(《纽约客》称,一块手提箱大小的皮肤化石附着在骨头碎片上。)

研究者在尤卡坦半岛数千英尺厚的沉积物下方发现了一个撞击坑,以它的年代、大小和地球化学特征,足以引起一次全球灾变。

“奇怪的是,在过去的六年里,DePalma一直非常夸张和神秘,” 史密森尼国家自然历史博物馆的Johnson说,《纽约客》的那篇文章也对他进行了采访。“这篇论文很好,的确很重要,我们将其与《纽约客》的那篇文章进行了对比,后者介绍了更多的细节,提出了更多观点。这让我们都略感不安。”

这个撞击坑和那颗小行星都被命名为“希克苏鲁伯”(Chicxulub),这是撞击点附近一个玛雅小镇的名字。

Steve Brusatte爱丁堡大学的古生物学家、国家地理杂志授权人,他也表达了自己的震惊:“现在,我的问题比答案还要多……这似乎很奇怪。”

1991年那篇论文的作者之一大卫·克林(David Kring)在得知这次撞击的毁灭性力量之后吓坏了,他从此开始呼吁建立一个体系来辨认并摧毁威胁地球的小行星。

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他告诉我:“这一点是确定无疑的:地球早晚会再次被一颗希克苏鲁伯大小的小行星击中,除非我们能改变它的方向。即使只是一枚直径300米的岩石,就足够摧毁世界农业。”

为了核实新研究的假设,古生物学家表示,DePalma必须放宽其它研究者对遗址和化石材料的访问权限。

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在从地面上移除一块化石板之前,研究负责人Robert DePalma和现场助理Kylie Ruble使用石膏夹将其固定。

艺术家重建撞击后不久的希克苏鲁伯陨石坑 | Science

供图:ROBERT DEPALMA

这个地方,一看就不一般

“在这种情况下,不同凡响的发现需要不同凡响的证据,”加州大学伯克利分校的古生物学家Kevin Padian说。

2004年,时年22岁的地质系本科生德帕尔马在地狱溪组的一处小型遗址开始发掘。这里原先是一个池塘,只有薄薄的几层沉积物。2012年,他在寻找一个新的池塘沉积时,听说一个私人收藏家碰巧在北达科他州鲍曼附近的一个畜牧场里发现了一处不寻常的遗址。

“如果我处于DePalma的处境,我需要穿上我的科学盔甲,准备好接受大量的批评,我认为这没什么大不了的,”Arbour补充道。“科学的本质应该是让人们用不同的视角和不同的方法来研究这个问题。”

地狱溪的大部分土地都归私人所有,任何人支付可观的报酬,牧场主都会把发掘权卖给他,不管他是古生物学家还是商业化石收集者。

DePalma说,这项新研究本应该是对一份针对塔尼斯遗址地质情况的初步介绍,而不是完整的描述,目前研究小组正在撰写后续研究。此外,博物馆正在着手收藏发掘的化石,因而可将其用于更广泛的研究。例如,角龙的骨头目前收藏于佛罗里达大西洋大学。

那个私人藏家觉得这个遗址没什么好东西:1米来深的沉积层里布满鱼类化石,但它们实在太脆,一接触空气就碎成了小片。这些鱼类化石被好几层潮湿开裂的泥土和沙子包裹,它们从来没有凝固过,质地极软,可以用铲子挖起,或者用双手分开。2012年7月,那名藏家把德帕尔马带到了遗址,并说欢迎他去研究。

研究人员补充说,他们已经与牧场主人就如何最好地为后代保护塔尼斯遗址进行了初步讨论。与此同时,塔尼斯遗址将继续向全世界展示自己的秘密。

次年七月,德帕尔马又来到这处遗址去做初步发掘。他告诉我:“几乎只有一眼,我就看出了这地方不一般。”

“事实上,在挖掘过程中,几乎每一天他们都看到了一些以前从未见过的东西,”研究合作者Mark Richards说,他之前曾在加州大学伯克利分校担任地球物理学者,2017年拜访过这个遗址。“实际上,在古生物学发掘现场连续几天或几个月找不到任何有趣的东西很常见,而DePalma几乎是每小时都能发现新的化石。这的确令人难以置信。”

他开始铲去发现鱼类化石的地方上面的土层。这种“覆盖层”(overburden)一般是标本生活的年代之后很久沉积的物质,它们很少引起古生物学家的兴趣,往往被直接丢弃。但是当德帕尔马开始挖掘时,他却在土层中发现了一个个灰白色的斑点,它们粗看像是一粒粒沙子,但是用手持放大镜仔细观察,就会发现它们是微小的球形和细长的液滴形。“我心想,哎呀,这像是微玻璃陨石!”德帕尔马回忆道。

来源:国家地理中文网

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从遗址发现的玻璃陨石, 1毫米的玻璃球 | Robert DePalma

微玻璃陨石(microtektites)是一种玻璃团块,当熔化的岩石被小行星撞击的威力抛到空中,凝固后又像毛毛雨似的落回地面,就会形成它们。这处遗址的微玻璃陨石似乎有几百万颗之多。

当德帕尔马小心翼翼地挖开上层土时,一连串非同寻常的化石开始展现出来,它们非常脆弱,但保存极好。

他回忆说:“那里有神奇的植物化石,全都交错缠结在一起,还有成片的木头。有鱼类被压在一丛丛柏树根上,树干上还布满琥珀。”

大多数化石会被上方覆盖的岩石压扁,但在这里,一切都是立体的,包括那些鱼类,沉积物一下将它们包裹,保持了它们的形状。“你可以看见它们的皮肤,还有在沉积物中竖得笔直的背鳍,都是科学上的新物种。”德帕尔马说。随着他的挖掘,这个发现的重大意义开始显现出来。如果这正是他希望的遗址,那就意味着他已经做出了21世纪最重要的古生物学发现。

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德帕尔马的论文导师估计这处遗址会让专家们忙碌50年,他还说:“罗伯特找到了太多前所未闻的东西,它们会写进教科书。”丨Richard Barnes

撞击那天发生的事,保存在这个遗址

收到德帕尔马的电邮后,我安排了去地狱溪遗址参观的行程。

到那里时,遗址呈现在了我们的面前:这是一片隆起的荒凉土地,灰扑扑的,布满裂纹,面积大约两个足球场大。看起来仿佛月球的一块碎片落在了这里。

德帕尔马回忆了发现的时刻。他在那个夏天挖出的第一块化石,是一条约1.5米长的淡水匙吻鲟(paddlefish)。匙吻鲟今天还有,它们长着长长的骨质吻,用来在浑水里探找食物。德帕尔马拿起这块化石,又在下面发现了一枚沧龙的牙齿,那是一种巨大的海洋食肉爬行动物。

他觉得纳闷:一个是淡水鱼,一个是海洋爬行类动物,两者怎么会在同一个地方?在这个离海洋至少几英里的河岸上出现?(在古代有一条名叫“西部内陆海道”的浅河,从墨西哥湾向北进入北美洲。)

第二天,他又发现了一条海鱼的尾巴,它宽约0.6米,看样子像是用暴力从鱼身上扯下来的。

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保存完好的鱼尾化石 | Robert DePalma

德帕尔马说:“如果这鱼死了一段时间,它的尾巴确实会腐烂并脱落。”但这条尾巴却相当完好,“因此我知道它在鱼死亡时、或死后不久就被掩埋了。”就像那枚沧龙的牙齿,它从原先活动的海里移动了几英里,来到了内陆。

“当我发现这一点时,我心想这不可能,不应该是这样的。”德帕尔马说。这些发现暗示了一个不同寻常的结论,这个结论有点出乎他的意料。“我当时有98%的信心。”他说。

第三天,德帕尔马又在沉积物中发现了一处和周围不同的地方。它的直径约7.6厘米,看起来像是一个物体从天上掉进泥地里形成的一个陨石坑。以前的化石记录中也有过类似的结构,那是冰雹击中泥泞的表面形成的。当德帕尔马刨开表层,露出陨石坑的横截面时,他在坑底部发现了那个物体——不是冰雹,而是一个白色的小球。

这是一枚玻璃陨石,直径约3毫米,是古代小行星撞击地球所产生的尘降物。他继续挖掘,又在陨石坑底发现了另一枚玻璃陨石,接着是一枚又一枚。玻璃经过数百万年会变成粘土,现在这些玻璃陨石都成了粘土,但有些仍有着玻璃般的内核。

他之前发现的微玻璃陨石可能是被水冲到那里的,但眼前的这些却被困在了它们坠落的地方——德帕尔马认为,它们从灾难发生的那天起就一直在这里了。

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德帕尔马可能一举填补了化石记录的空白 | Richard Barnes

“我一看到这个,就知道这不是普通的洪水沉积。”德帕尔马说,“我们不仅是接近了KT界线,这整个遗址就是KT界线!”

通过对地层的测绘,德帕尔马提出了一个假说:

一股巨大的洪水冲进内陆,淹没了一个河谷,也淹没了此地所在的低洼地区,这可能是KT撞击引发的海啸的结果,咆哮的海水扫过墨西哥湾,向北淹没了西部内陆海道。

当水流变缓,它把沿途席卷的一切都堆在了地上——首先是最重的物质,最后是浮在表面的东西。

所有这些很快被埋进淤泥并保存了下来:垂死和已死的海洋动物和淡水动物、植物、种子、树干、树根、球果、松针、花和花粉、贝壳、骨头、牙齿、卵、玻璃陨石、冲击变质矿物、微小的钻石、富含铱的灰尘、灰烬、木炭和布满琥珀的木材。

随着沉积物的沉淀,玻璃团块也像雨点似的落在泥里,先是最大的,然后越来越小,直到雪花似的颗粒纷纷落下。

“这些沉积物里保存了整个KT事件。”德帕尔马说,“有了它们,我们就能绘出白垩纪灭亡的那一天了。”之前发现的古生物学遗址都无法与这次相提并论。如果德帕尔马的假说正确,那么这个遗址就有巨大的科学价值。

去年夏天,当沃尔特·阿尔瓦雷斯参观发掘现场时,他被震惊了。他在给我的邮件中写道:“这真是一处壮观的遗址。”还说“要描述撞击那天发生了什么,这里肯定是最佳的地点之一。”

在这个遗址,发现了很多样本

德帕尔马带我看完发掘地点之后,又向我介绍了他的现场助理鲁迪·帕斯库奇。帕斯库奇是个肌肉发达的男人,五十多岁,皮肤黝黑,没刮胡子,身穿一件无袖T恤,脚上是一双防蛇迷彩靴,戴一顶布满灰尘的旅行帽。两个男人拿起工具,跳到坑洞底部,在洞壁三英尺高的沉积物上寻找起来。

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古生物学家罗伯特·德帕尔马(Robert DePalma,右)正站在发掘现场,左边白衣者是现场助理鲁迪·帕斯库奇(Rudy Pascucci)。提起自己的发现,德帕尔马说:“这就像在失落的约柜上,发现了神秘失踪多年的吉米·霍法白骨森森的手掌里攥着圣杯。”(译注:吉米·霍法Jimmy Hoffa],美国工会领袖,1975年失踪,至今未破案)| Richard Barnes

为了开展细致的工作,德帕尔马使用了X-Acto牌多用刀和刷子,那都是古生物学家的常用工具,还有父亲给他的一套牙医工具。

古生物学的研究很考验耐心,进展通常以毫米计算。我看着德帕尔马和帕斯库奇趴在烈日下,眼睛凑在土墙跟前几英寸的地方,开始挖掘。德帕尔马把多用刀子的刀尖插进沉积物的薄层里,一次挖出一个一角大小的薄片。他会仔细查看这个薄片,如果什么也没看到,就把它弹开。当碎片越来越多,他就用一支画笔把它们扫成小堆;当小堆越来越多,再由帕斯库奇用扫帚把它们扫成大堆,然后把它们铲到发掘现场的另一头堆起来。

半小时后,德帕尔马发现了一大片羽毛。“在这里每天都像在过圣诞节。”他说。他用精确的动作把羽毛挖了出来。那是泥土层里的一个脆弱印记,长约33厘米)。他说:“这是我发现的第九根羽毛,也是在地狱溪发现的第一块羽毛化石。我相信这些都是恐龙的羽毛。我还不敢肯定。但这些羽毛很原始,而且大部分超过30厘米。在地狱溪没有体型这么大、羽毛这么原始的鸟类。

最简洁的假设,这是一种已知的恐龙,最可能是兽脚亚目,也许是迅猛龙。”他边说边继续挖掘,“说不定我们会发现拥有这些羽毛的那头迅猛龙,但是我很怀疑。这些羽毛可能是从很远的地方漂来的。”

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在遗址实地调查的德帕尔马

他的多用刀挖出了一块鱼鳍化石的边缘。又一条匙吻鲟见光了,后来证明它有近2米长。德帕尔马探察了它周围的沉积物,以确定它的位置和把它挖出来的最好方法。当更多鱼身露出地面时,我们可以清楚地看到它约0.6米长的口鼻在水下的一棵南洋杉的树枝上撞碎了——它也许是被洪水的巨浪硬推到树上去的。

他注意到在这片遗址找到的每一条鱼都是张着嘴死的,这也许说明它们曾在充满沉积物的水中大口呼吸,最后窒息而死。

德帕尔马继续挖掘。阵风卷起尘云,雨落了下来。雨过天晴之后,傍晚的阳光洒在草原上。德帕尔马已经迷失在了另一段日子、另一个时间里。“这块木头上有蝎蛾(bark-beetle)的痕迹。”他说。撞击发生后的几百万年,植物化石上几乎没有这样的损坏痕迹,当时昆虫几乎消失了。

德帕尔马猜想,小行星可能是在秋天击中地球的。他能得出这个结论,是因为他在发现的年轻的匙吻鲟及鲟鱼化石和这些物种已知的生长率及孵化季节之间做了比较,还因为他发现了松柏的种子、无花果和某些花朵。他说:“在我们分析了那些花粉和硅藻颗粒之后,范围就缩小了。”

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左图:德帕尔马发掘的遗址的一块土芯样本。这个遗址或许保存了一份精确的地质学记录,记载了那次几乎消灭地球生物的小行星撞击。右图:这个遗址被古生物学家詹·斯密特认为是:“我们第一次看见那次撞击的直接受害者。”丨Richard Barnes

在之后的一周里,新鲜的财富不断冒了出来:更多羽毛、树叶、种子、琥珀,还有几条1~1.5米长的鱼,以及十二个有着玻璃陨石的陨石坑。

我参观过很多古生物学遗址,但从来没见过在这么短的时间内找到这么多样本。大多数考古发掘都很无聊:日子一天天或一周周的过去,却没找到什么东西。但德帕尔马似乎每半个小时就能发现一件值得一提的东西。

当德帕尔马第一次考察这个遗址时,他注意到地里半埋着一个角龙亚目成员的髋骨,这一亚目最着名的成员是三角龙。几年前有一个商业收集者试过挖掘它,但没有成功,后来它被丢在原地,因为多年的暴露而破碎了。

起初,德帕尔马只把它当成一件“垃圾”,并谴责了那个不负责任的收集者。但后来他想到:这么重的一块骨头,是怎么到达这么接近洪水高水位线的地方的呢?他认为它一定是顺水漂来的,而要在水上飘浮,它就必须包裹在干燥的组织里——这意味着撞击发生时,至少有一个恐龙物种还活者。他后来又发现,这块髋骨上附着一块手提箱大小的角龙皮肤化石。

发掘间歇,德帕尔马离开去给一块被沙尘切割并暴露出来沉积物拍照。他在沉积物上刮出了一个平滑的竖直面,然后用喷瓶在上面喷了一层水雾,使它显出了颜色。它的最下一层相当杂乱,第一波洪水撕开了几层泥土、砂砾和岩石,并将它们和烧焦以及正在燃烧的木块搅拌在了一起。

接着德帕尔马来到了坑壁上一圈淡淡的水壶形状的轮廓前,仔细查看起来。它始于KT层顶部的一条隧道,向下延伸,最后扩张成了一个圆形洞穴,洞里填着另一种颜色的土壤,并止于下方基岩层未受扰动的坚硬砂岩。这看起来像是一只小型动物在泥土里挖了一个藏身之处。“是动物挖的吗?”我问他。

德帕尔马用刺刀将这片区域刮干净,然后喷上了水。“你说得对。”他说,“而且挖洞的不是小型恐龙,而是哺乳类。”根据居住动物的不同,地洞的形状也各不相同。他注视着它,眼睛离岩石只有几英寸,同时用刺刀的刀尖探查着它。“天,我觉得那小东西还在里面!”

他计划将整个地洞完好地切割下来,然后整个运回去做CT扫描,看看里面有什么。“任何白垩纪的哺乳类洞穴都非常罕见。”他说,“而这一个简直不可能存在——它正好挖穿了KT界线。”他猜想,也许这只哺乳动物活过了撞击和洪水,它在泥土中打洞,想逃过之后那个冰冷黑暗的时期,但还是死了。他说:“它或许生在白垩纪、死在古新纪。想想看:6600万年之后,一只臭猴子又把它挖了出来,想搞明白到底发生了什么。”

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地狱溪遗址

当我离开地狱溪时,德帕尔马向我强调了保密的必要性:关于他的发现,我不能告诉任何人,连最亲近的朋友也不行。

古生物学的历史上充满了贿赂、陷害和欺诈的故事。在19世纪,这个国家最着名的两位古生物学家奥塞内尔·马什(Othniel C. Marsh)和爱德华·德林克·科普(Edward Drinker Cope)在美国西部开展了一场收集恐龙化石的激烈竞赛。他们抢劫对方的藏品,贿赂彼此的队员,还在印刷物和科学会议上互相诽谤。这场对抗后来被称作“化石战争”(Bone Wars)。

古生物学的欺诈时代并未结束。德帕尔马十分担忧某个大博物馆会来征收这个遗址。

德帕尔马知道,他一旦在这个遗址搞砸,职业生涯就很可能结束。他还知道自己在这个领域的地位很不牢靠,必须巩固这一发现,以抵御可能的批评。他在2015年已经领教过一次严酷的评判,当时他发表了一篇论文,介绍一个名为“达科塔盗龙”(Dakotaraptor)的新物种,但在重建骨骼时,他错误地插入了一块海龟化石。虽然重建骨骼很不容易,需要排列数千块已经和其他物种的骨头混杂在一起的骨片,但这轮攻击还是令德帕尔马备感羞辱。他告诉我:“那种事我绝不想再来一次。”

撞击那天,恐龙很可能还存在着

五年来,德帕尔马一直在遗址发掘。他悄悄将他的发现告诉了五六位KT研究界的杰出人士,包括沃尔特·阿尔瓦雷斯,并征求了他们的帮助。每年冬天不去现场发掘时,他就在波卡拉顿市佛罗里达大西洋大学的一间实验室里准备和分析样品,一次只分析几件。那间实验室位于地质楼,没有窗户,形状像一块楔子。德帕尔马在实验室的一角为自己辟出了一块空间,刚好够他一次研究一两块装在封套里的化石。

渐渐地,德帕尔马拼出了那场灾难的一幅可能图画:

当遗址被水淹没时,它周围的森林已经起火,这一点可以根据遗址中发现的大量木炭、烧焦的木头和琥珀推断出来。

洪水来临时不是一阵旋转的波浪,而是一股强大汹涌的急流,里面裹挟了大量不知所措的鱼,以及植物和动物的残骸。

德帕尔马猜想,当水流变缓并退却,这些东西就沉积了下来。

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德帕尔马表示,他已经发现了12个新的动植物物种,并辨认了地狱溪已知的几乎所有恐龙群体的破碎牙齿和骨骼,包括刚刚孵化的动物遗体。| Richard Barnes

在沉积物底层的一堆沉重的砂砾和玻璃陨石中间,德帕尔马发现了地狱溪已知的几乎每一种恐龙的破碎牙齿和骨骼,包括刚刚孵化的动物遗体,还有翼龙的残骸,这些原先只在KT界线下方很远的地层中发现过。

他发现了一枚没有孵化的恐龙蛋,里面完好地保存着一具胚胎——这是一块有巨大研究价值的化石。这枚蛋和其他遗骸指出,在那决定命运的一天,恐龙和其他主要爬行类很可能没有立刻走向灭绝。德帕尔马可能一举解决了“三米问题”,并填补了化石记录的空白。

到2013年的发掘季结束时,德帕尔马已经确定这处遗址是由一次撞击引发的洪水创造的了,但他还没有决定性的证据能证明那就是KT撞击。它也可能是大约同一时间另一颗大型小行星撞击的结果。

“非凡的发现需要非凡的证据。”他说。如果他手上的玻璃陨石和希克苏鲁伯小行星的玻璃陨石具有同样的地球化学成分,那就是强有力的证据了。

希克苏鲁伯玻璃陨石很罕见,它们最丰富的储备是在1990年发现的,那是海地的一片小小的露头区,位于一道路堑上方的一道悬崖。2014年1月下旬,德帕尔马到那里收集了一批玻璃陨石,并将它们和他在遗址发现的玻璃陨石一起,送到了加拿大的一间独立实验室,对两组样本在同一时间、用同样的设备做了分析。结果显示它们的地球化学性质几乎完全匹配。

在德帕尔马做出发现的前几年里,只有少数几个科学家知道它们。其中之一是大卫·伯纳姆(David Burnham),德帕尔马在堪萨斯的论文导师,据他的估计,德帕尔马的遗址至少能让专家忙活五十年。他告诉我:“罗伯特发现了许多前所未闻的东西。比如镶嵌着玻璃陨石的琥珀——老天!那根恐龙羽毛好得不像话,那个地洞更是让你头晕目眩。”

在古生物学中,“化石群”(Lagerst?tte)指的是一类罕见的化石遗址,它们保存着各种接近完好的样本,几乎构成了一个化石生态系统。伯纳姆说:“这将成为一个着名的遗址,将会写进教科书。这将是标志KT灭绝的化石群。”

詹·斯密特是荷兰阿姆斯特丹自由大学的一位古生物学家,也是KT撞击的世界权威,他一直在帮助德帕尔马分析研究结果,和伯纳姆及沃尔特·阿尔瓦雷斯一样,他也是德帕尔马的那篇关于遗址的科学论文的合作者。除了他们还有八位作者。

“这是一个重大发现。”詹表示,“它解答了一个问题:恐龙到底是在撞击时灭绝的、还是之前就衰落了?这是我们第一次看见撞击的直接受害者。”

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德帕马尔在检查含有化石的岩石层

对这一发现,有些人表示怀疑

2016年9月的科罗拉多,德帕尔马在美国地质学会的年会上报告了这个发现。他只说自己在KT洪水留下的一处沉积物里发现了玻璃液滴、冲击变质矿物和化石。他将这处遗址命名为“坦尼斯”,那是一座埃及古城的名字,是1981年的电影《夺宝奇兵》中保存约柜的地方。在真实的坦尼斯,考古学家发现了一块刻有三种书写系统的石碑,和罗塞塔石碑一样,它也对古埃及语的翻译至关重要。德帕尔马希望,他的坦尼斯遗址将有助于揭晓撞击后第一天发生的事。

这次讲话虽然信息有限,但还是引起了一阵骚动。

柯克·科克伦(Kirk Cochran)是纽约石溪大学海洋及大气科学院的一名教授,他回忆说,当德帕尔马报告他的发现时,听众发出了惊叹。也有的科学家很谨慎。史密森国家自然历史博物馆馆长柯克·约翰逊(Kirk Johnson)对我说:“我对这次报告实在怀疑,那肯定是编出来的。”约翰逊一直在测绘地狱溪的KT层。他的研究显示,坦尼斯至少位于KT界线以下13米,年代或许比KT撞击早了10万年。

一位西海岸的KT事件权威兼着名古生物学家说:“我对这些发现很怀疑。德帕尔马在科学会议上以各种方式报告发现,并根据它们提出了各种主张。他确实可能找到了了不起的东西,但他也有小题大做的名声。”这位专家还认为德帕尔马对坦尼斯遗址过度保密,他反对这种做法,认为这使其他科学家很难验证他的主张。

遗址记录的是,撞击的第一个小时

在美国地址学会发表讲话之后,德帕尔马意识到他对坦尼斯遗址的理论有一个根本问题:

即便KT海啸的移动速度约每小时160千米,到达3200千米之外的遗址也需要好几个小时。玻璃团块的洒落会在撞击发生后的一小时内开始并结束。然而玻璃陨石却掉进了汹涌的洪水里。这在时间上完全颠倒了。

这已经不是古生物学问题,而是地球物理学和沉积学的问题。

斯密特就是一名沉积学家,而德帕尔马分享数据的另一位研究者、现任职于华盛顿大学的马克·理查兹(Mark Richards),是地球物理学家。一次两人在印度的那格浦尔开会,晚上一起吃饭时说起了这个问题,他们查了几篇论文,又在纸上做了些粗略计算。其中一人提出,那些浪潮可能是一种名为“假潮”的奇怪现象造成的。

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地震引起的“假潮”

在大型地震中,地面的震动有时会使水塘、游泳池和浴缸中的水来回晃荡。理查兹回忆道,2011年的日本地震开始后30分钟,就在挪威的一处风平浪静的峡湾中引起了约1.5米高的奇怪假潮,那是海啸无法到达的地方。

理查兹原先估计,KT撞击引发的全球地震可能比人类历史上记载的最大地震强1000倍。依照这个尺度,他计算出那股强烈的震波会在撞击后的6分钟、10分钟和13分钟到达坦尼斯。(不同类型的地震波传播速度不同。)剧烈震动足以引发一次大规模假潮。而在这之后几秒或几分钟,空中就会洒下第一批玻璃团块。当它们持续洒落,假潮也不停晃动,它每次放下一些沉积物,将玻璃陨石就地封存。

简单地说,坦尼斯遗址记录的多半不是撞击后的第一天,而是第一个小时左右。如果这是事实,就会使这处遗址比先前认为的更加神奇。

这几乎令人难以置信:这份对地球史上最重要的60分钟的精确地质学记录,居然保存到了千万年后的今天,就好像是细密的岩层中记录了一段高速度、高分辨率的录像。

如果坦尼斯遗址离撞击点更近或者更远,这个时间上的美丽巧合就不会出现。“这世界上还没有过什么东西这样呈现在人的眼前。”理查兹告诉我。

撞击之后,是新世界、新生命

6600万年前的一天,地球上的生命几乎走到了崩溃的末路。

撞击之后,一个简单得多的世界出现了。当阳光终于穿破烟霾,它照亮的是一片地狱般的景象。海洋干涸了。陆地上盖满浮灰。森林只剩下烧焦的树桩。因为温室效应的作用,寒冷让位于酷热。大部分生命是一团团藻类和真菌:撞击后的许多年里,地球表面除了真菌罕有别的植物。老鼠似的哺乳动物在阴暗的下层植被中鬼鬼祟祟地生活。

但是最终,生命以新的形式出现并重新繁荣。

KT事件持续吸引着科学家的兴趣,一个重要原因是它在地球上留下的灰色印记是对生命的一个提醒。“如果那颗小行星没有坠落,我们就不可能在这里通电话。”史密特大笑着告诉我。德帕尔马同意这个说法。

在小行星撞击之前,哺乳动物最初的一亿年里,它们只能在恐龙的脚下仓皇奔波,数量很少。“但恐龙消失之后,它们获得了自由。”德帕尔马说。

在下一世,哺乳动物经历了爆发性的适应性辐射(adaptive radiation),演化出了令人眼花缭乱的各种形式,从渺小的蝙蝠到巨大的雷兽,从马到鲸,从可怕的原始食肉哺乳动物到有着大脑袋的哺乳动物,后者演化出了可以抓握的手掌,以及可以看穿时间的心灵。

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14种加拉帕戈斯雀,有共同的祖先 | 适应性辐射,britannica

“我们的起源可以追溯到那个事件。”德帕尔马说,“在这个遗址,我们可以回到那个地方,和那一天产生联系,这是一种特别的体会。这里就是白垩纪的最后一天。当你沿着地层向上一步,前进一天,你就来到了古新纪了。那是哺乳类的时代,那是我们的时代。”

作者:Douglas Preston

翻译:红猪

编辑:游识猷、Cloud

编译来源: The Day the Dinosaurs Died

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