火山冬天如何开启了恐龙统治地球的时代？
火山冬天如何开启了恐龙统治地球的时代？
恐龙统治地球的时代是如何开始的？一项最新研究揭示了2.2亿年前的火山冬天如何为恐龙的崛起创造了条件。科学家在中国西北部准噶尔盆地发现的冰筏碎屑，为这一远古时期的气候事件提供了重要证据。
类似蒙古伶盗龙身上覆盖的这种羽毛，可能帮助了恐龙物种在三叠纪-侏罗纪灭绝事件中幸存了下来。图片来源：iStock.com/libre de droit
正如同恐龙的统治因6600万年前一颗小行星撞击地球而结束了一样，恐龙的崛起也是由另一场地质物理学事件作为命运的转折点推动的。最新研究表明，2.2亿年前的严寒气候，短暂但剧烈的火山冬天——由于火山喷发引发的异常寒冷的气候——导致了三叠纪末期的温度骤降。许多恐龙物种由于覆盖着的羽毛或体毛可以隔绝寒冷，能够比其他动物更好地抵御严寒。
古湖中的卵石
2016年，来自哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测所的地质学家Paul Olsen和他的同事们在中国西北部的准噶尔盆地集合。该盆地有条纹的悬崖——色彩斑斓的沉积物——软体动物、鱼类和虾类的化石遗骸，都表明该地区曾经是一片湖泊。鉴于准噶尔盆地的湖泊历史，Olsen和他的合作者们假设该地区的沉积物保存了一种被称为冰筏碎屑的东西。
科学家们在中国西北部准噶尔盆地的页岩悬崖的细粒沉积物中发现了冰筏卵石。图片来源：Paul Olsen/Lamont-Doherty Earth Observatory
顾名思义，冰筏碎屑是指由冰带到水面上的一些物质，通常是沙子到卵石大小的岩石。例如，当湖泊的岸线结冰时，它会把碎屑卷入其中，最终从岸边漂离。当冰最终融化时，其内部的物质就会沉入湖底，来自拉蒙特的研究团队成员古气候学家Clara Chang解释道，“没有太多方法可以将卵石从湖边移到湖中心，而为数不多的方法之一就是通过冰。”
随着时间的推移，湖泊可能会干涸并留下那粗糙的冰筏碎屑，与通常覆盖湖底深部的细粒沉积物形成鲜明的对比。
“在如此久远的过去，几乎没有多少方法可以弄清当时的气候状况。”Chang表示，冰筏碎屑是一种对过去气候状况重要的诊断工具，尤其是在三叠纪这样遥远的过去。“在如此久远的过去，几乎没有多少方法可以弄清当时的气候状况。”
Chang开发了一种技术，该技术可以在不产生额外物质的情况下分离准噶尔盆地的沉积物。Olsen说，这点至关重要。“你不希望在分解材料的过程中产生全新的粒度分布。”当研究团队使用激光衍射法分析颗粒时，该方法可以通过颗粒散射蓝色和红色激光来估算其大小，他们透过该方法发现了冰筏碎屑的双峰分布特征。
研究团队提出，虽然三叠纪晚期的气候模型曾经提出该时期存在的极端低温，但发现这些冰筏碎屑为这些气候状况提供了一些最初的经验证据。（Olsen还提出，在康涅狄格州出土的一块砂岩板也显示了在类似时期的热带地区存在严寒天气的证据。）
火山活动后的冷却
Olsen和他的合作者们认为，温度比正常情况低10˚C是可能的，这很可能是由一系列火山冬天引发的。研究人员们认为，罪魁祸首是大西洋中部的岩浆省，这是一个在三叠纪晚期火山活动频繁的大区域。多次火山喷发可能释放了惊人数量的岩浆、二氧化碳以及阻挡阳光的气溶胶。“它们的规模实际上比我们如今所见的任何规模的火山喷发都要大几个数量级。”英国利兹大学一位未参与此次研究的古生物学家Paul Wignall说道。
尽管所有这些二氧化碳会导致地球变暖，但根据Olsen及其同事的说法，由于大量的气溶胶在大气中停留，至少在几年内会产生净冷却效应。Olsen说：“这种效应可以压倒全球变暖的影响。”
来自低温隔绝的救援
那些能够应对气候变化动物，其身体通常具有某种形式的隔绝层。有证据表明许多恐龙，从伶盗龙到暴龙，都有某种原始的隔绝层。Olsen和他的同事得出结论，正是这些早期的羽毛或毛皮使恐龙得以在三叠纪晚期的严寒气候下生存。
新的研究表明，火山冬天可能是导致三叠纪-侏罗纪灭绝事件的原因。拥有隔绝低温的毛发或羽毛，如这只兽脚类恐龙和它口中的哺乳类动物猎物，能够很好地适应高纬度地区的严寒气候并在大灭绝中幸存下来。图片来源：Larry Felder
包括鳄目动物及其近亲在内的其他动物，曾经是热带和温带地区的陆地霸主，但由于没有隔绝低温的能力，因此其境遇并不是太好。事实上，Olsen表示，“它们在三叠纪-侏罗纪灭绝事件中几乎被完全灭绝了”。
但恐龙总体上表现得不错，这就是为什么它们在侏罗纪时期成为了陆地上的主导物种。
恐龙经历了一段辉煌的时期，Wignall说道。它们的突然死亡—由白垩纪末期的小行星撞击导致的灭绝—某种程度上与它们的崛起相符。“讽刺的是，恐龙的成功正是归功于一次大灭绝。”他说道。