科學家們在中國北部的準噶爾盆地裡搜索。巖石記錄了1.65億年至1.55億年前之間的氣候劇變。涼爽潮溼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於炎熱乾燥的氣候。現在研究人員認為，這種變化背後有著奇怪的原因：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。
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撰文：MAYA WEI-HAAS
最初，這次物種滅絕的背後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溼的森林裡，一群奇特的動物佔據了海陸空。接著，幾乎在某個地質瞬間，空氣變暖，土地變幹。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。
最近發表於《地質學》雜誌的一項研究指出，變化的不是氣候，而是這裡的地理位置。當地巖石的古地磁特徵表明，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乾燥炙熱的地方。
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，那麼插在得州達拉斯的旗子將會出現在加拿大曼尼託巴北部。在世界的另一側，亞洲大陸則會向南疾馳而去。
在過往的歲月裡，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，關於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，不僅有助於解決爭議，還能提高我們對地球複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，因為磁場的產生源於地球外核（距離地表約2900公裡）裡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。
但並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，壓縮會改變磁性特徵，並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通過篩除沉積物的幹擾，專注於火山巖，發現了侏羅紀時期劇變的跡象。他們的研究結果發表於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。
後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，全世界都處於侏羅紀時期的劇變中。但有一個地方基本上沒有什麼變化：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、佛羅裡達大學的古地磁學家Joseph Meert說：「在整個侏羅紀，那裡的緯度幾乎沒有變化，但並不意味著沒有受到乾旱化的影響。」
Meert解釋說，部分挑戰在於，用古地磁分析記錄的地區位置並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，由於這片地區歷史複雜，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溼且長滿了植物。與之相對，晚侏羅世地層的沉積物則呈現出紅褐色，源於更為乾燥的條件。
研究團隊共選擇了57個地點的火山巖進行了採樣，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於低緯度地區，那裡的環境較為炎熱乾燥。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——我們終於發現了（地球真極漂移）的跡象。」
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。
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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。於是我們舉起啤酒碰杯，說，我們就這麼做吧。」
結果顯示，侏羅紀時期的地表每年旋轉17釐米，導致東亞地區慢慢變得乾燥，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係的有羽毛恐龍。
未來的旋轉
「它的美妙之處在於非常簡單。」義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繫了起來。
但Scotese卻不認為過去2億年裡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。
「在古地磁資料庫中，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，我覺得這是對資料庫的偏見。」
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：「它們被記錄在巖石裡。」
如果真是這樣的話，還有很多問題懸而未決。首先，我們還不清楚是什麼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，可能是俯衝帶的誕生（一個板塊俯衝到另一個之下的區域）驅動了漂移。Kent補充道，也有可能是已經俯衝下來的板塊斷裂，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）
來源：國家地理中文網（官V）