恐龍滅絕的原因,科學家是如何像偵探一樣發現證明真相的?(四)

2020-08-22 佰思科學

作者:佰思科學 沈東旭 邱亞明

​引言:

恐龍,是人類社會經久不衰的一個話題。尤其是恐龍的突然滅絕,給這種龐然大物又蒙上了一層神秘的色彩,也成為許多人茶餘飯後的談資與話題。同樣的,科學界一直致力於研究恐龍消失的原因。經過科學家們不懈的努力,到現在為止,可以說整個事件的發展脈絡已經相當清晰,各種證據都被找到,相關影響因子經過了仿真模擬檢驗,得出的結論十分明確。


佰思科學將通過本系列文章,回顧恐龍從被科學家發現到研究其滅絕過程的完整歷史,尤其將近年來最新的科學研究成果,展現給大家。恐龍的滅絕,已經不再是一個千古未解之謎,現在完全可以說是蓋棺定論了。

本系列圖文部分將分成五部分連載,相關視頻在製作中,將後續發布,歡迎大家品鑑。


第四部分


有科學家認為,恐龍種類的減少,在K-Pg事件發生前就已經開始了,因此恐龍的滅絕是一個漸進的過程。讓我們來探討一下這個課題。


6600萬年前的世界地圖

01

白堊紀時期的環境

首先,當時的地球和現在很不一樣。由於地球上板塊的存在,大陸在不停漂移。在2到3億年前,地球上所有的大陸都是連在一起的,被稱作盤古大陸。到了1億7千5百萬年前,盤古大陸開始分裂。等到了白堊紀末期,各個大陸已經基本成型,當然和今天的世界地圖還是有不小的區別。那時候,南北美洲尚未連在一起的,尤卡坦半島也不存在,那裡是一片海洋。而印度是孤零零的一個島,還沒有向北撞向亞洲。

白堊紀時的環境

在恐龍時代,當時的氣候與現在相比差別很大。整個白堊紀時期地球的氣溫很高,極區沒有冰帽,海平面比現在高出100到250米。


白堊紀時的南極大陸

地球各地的氣溫差異不大,極區與赤道地區的氣候相差不到25攝氏度,而現在的溫差是50℃。在阿拉斯加和格陵蘭這樣的高緯度地區,生長著茂盛的植物並有恐龍出沒。南極大陸上,有茂密的森林,恐龍生活在其中。總之,地球的整體溫度較今日暖和得多。


高緯度地區也生活著恐龍

恐龍時代的大氣成分也與現在有很大差別。二氧化碳含量是現時的3到4倍。到了白堊紀末期,地球上的氣溫變得更高,在熱帶和亞熱帶的很多地方,年平均溫度超過30攝氏度。實際上,大規模的火山爆發,雖然會在短時間內遮擋太陽光,讓氣溫降低,但是火山噴發出的二氧化碳等溫室氣體,從長期的角度而言,反而會使得氣溫上升。當時的全球海洋表面平均溫度達到了37攝氏度,比現在高了約20℃。

白堊紀時的海洋

02

白堊紀末期的「德幹火山」大爆發

從大約6740萬年開始,德幹火山就開始噴發。到了6610萬年,又開始了一輪猛烈的噴發,在其後的71萬年裡,總計噴出了不少於1百萬立方千米的物質。其中相當大的一部分是在6600萬年之後的3萬年裡噴發出來的。

火山附近的恐龍

不過問題在於,雖然能估計到總的噴發量,但是具體的噴發模式還不清楚,比如火山噴發的次數,每次的劇烈程度等。

白堊紀末期的恐龍化石分布

但不管怎樣,科學家在很多地方都找到了從6610萬年到6600萬年前的各種恐龍化石,甚至在印度,這段時期也仍然有恐龍出沒。換句話說,德幹火山不要說滅絕全世界的恐龍,就算印度自身的恐龍都沒有滅掉。顯然,在撞擊事件發生之前的火山爆發力度,並不足以使恐龍滅絕


冰雪覆蓋的大陸

科學家進行了計算,就算火山噴出的大量塵埃強烈地遮擋了陽光,造成的氣溫降低,最多也不會降低超過10℃。現在全球平均氣溫在15℃左右,如果降低10℃的話,很多地方的平均溫度要低過0度,絕對算得上是小冰河期了。而相對於當時過於暖和的氣候來說,降低10℃真算不了什麼。


火山氣體有升溫作用

有科學家甚至認為,火山爆發的短期降溫效果,可能都超不過5攝氏度,因為大量溫室氣體的升溫效應還起到了抵消的作用。


03

誰是罪魁禍首


誰是罪魁禍首

可以明確的是,當時的火山活動雖然劇烈,但遠不能將恐龍滅絕。那麼下一步需要弄清楚的是,小行星撞擊和火山活動,在恐龍滅絕這件事上,分別起到了多大的貢獻,或者說有多大的罪過呢?

2020年論文中白堊紀末期全球溫度分布模擬 (圖右單位為攝氏度)

在2020年,一篇發表在《美國國家科學院院刊》的科學論文中,討論了德幹火山爆發與恐龍滅絕之間的關係。科學家進行了動態仿真模擬,評估了地球上不同區域,在撞擊後恐龍生存的可能性。

白堊紀末期的溫度分布圖

大家首先看到的,是地球在白堊紀末期的溫度分布圖。顏色越偏紅代表溫度越高,越偏藍代表溫度越低。顯然,地球上大部分地區都很暖和。而德幹火山爆發產生的最嚴重的降溫效果,展現在這裡。大家可以看到,地球整體溫度雖然有所下降,但很多地區還很溫暖。


德幹火山爆發造成的最嚴重降溫情況模擬

這張圖,則是科學家模擬出來的當時恐龍生活的區域。其中越偏紅的區域,則越適合恐龍生活,而越偏藍則不適合恐龍生活。顯然,恐龍適合生活在既不是特別冷又不是特別熱的地方。炎熱的赤道區域,反而不適合恐龍的生存。另外,我們可以注意到,南極大陸地區有大片適合恐龍生存的區域,這也和南極地區出土了恐龍化石相吻合。

白堊紀末期恐龍宜居地模擬 (考慮了德幹火山爆發引起的溫室效應)

在希克蘇魯伯撞擊發生後,碰撞產生的煙塵遮蔽了陽光,科學家估計,太陽光照減少了大約10-20%,造成了全球嚴重降溫,且持續了20到30年才逐漸恢復。

小行星撞擊後地球上最冷三年裡的溫度模擬 (假定光照減少10%及考慮德幹火山爆發)

這次模擬的是假定光照減少10%,並考慮了當時火山爆發情況,在最冷的三年中全球的溫度分布。我們可以看到,全球平均氣溫下降了34.7℃,大部分陸地地區的平均氣溫低於0℃,只有海洋還比較溫暖。換句話說,撞擊後發生了持續的全球性的嚴寒天氣,即所謂的「撞擊冬天」。

撞擊發生後恐龍宜居性分析 (顏色越藍越不宜居)

相應的,恐龍的宜居情況,在這張圖裡得到了表現。我們可以看到,地球上非常適合恐龍生活的紅色區域全部消失了,而這些地方都變成了深藍色,即完全無法適合恐龍生存。

德幹火山不爆發的最冷三年溫度分布情況

如果假設火山不爆發,則全球氣溫下降得更多。這是因為火山爆發排出的二氧化碳等溫室氣體,起到了保溫的作用。

德幹火山不爆發的最冷三年恐龍宜居性

如果考慮最極端的情況,陽光減少了20%,則全球溫度會下降66.8攝氏度。


注意Sc2,光照減少10%的情況,恐龍的宜居區域幾乎為0

前面說過,科學家已經測算出,小行星撞擊造成的太陽光照下降,在10%到20%之間。即便是減少10%,都足以使恐龍滅絕。這說明小行星撞擊作用的下限都已經超過了恐龍們的生存極限。顯然,小行星撞擊造成的漫長冬天,才是恐龍滅絕的決定性因素。而德幹火山的爆發,或許還減緩了希克蘇魯伯撞擊的影響。


撞擊後產生的塵埃降低了光照,才是恐龍滅絕的根本性原因

那麼,這顆小行星又是從哪裡來的呢?


(截止目前,我們已經更新了四部分,我們將在最後一篇分析探討小行星從哪裡來?並模擬當時小行星撞擊地球後的地球生態,請持續關注!)

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  • 恐龍是如何被發現的?
    (WIlliam Buckland)命名的恐龍。但當科學家開始在北美尋找時,他們發現了更多完整的骨骼,這讓古生物學家徹底重新思考恐龍。( Deinonychus)讓專家們開始質疑他們對恐龍的了解。它顯然不是一種行動遲緩的爬行動物,而是靈活有力,甚至像鳥一樣的生物。
  • 這種神秘的暗物質,居然也被認為是造成恐龍滅絕的原因
    我給大家列出了幾種有代表性的假說,包括隕石或小行星撞擊地球導致恐龍滅絕,距今6600萬年前發生的大規模火山噴發導致恐龍滅絕等。科學家們到底是怎麼得出這樣的假說?他們到底是怎麼做研究的呢?其實,關於恐龍滅絕的原因,除了以上常見的說法,還有很多各種各樣的說法。
  • 科學家發現恐龍滅絕原因新說:蝴蝶「殺死」恐龍
    中國網7月7日訊 據俄羅斯《共青團真理報》網站7月5日報導,美一科學家對恐龍滅絕原因做出新解釋,認為蝴蝶與恐龍爭食導致恐龍滅絕。誰殺死了恐龍?迄今為止,很多科學家認為火山是罪魁禍首。火山噴發,火山灰布滿天空,導致溫度變化和海平面變化。也有科學家認為是小行星撞擊地球所致。但是,現在出現了一種新說法——小蝴蝶殺死了大恐龍。
  • 火山爆發導致恐龍滅絕?美科學家:隕石撞擊才是真相
    恐龍到底是怎麼滅絕的?對此科學家們一直爭論不休。目前流行著兩種關於恐龍滅絕的說法。第一種是,天外隕石撞擊了地球,才導致了恐龍的滅絕。而這顆隕石直徑為10公裡左右,其撞擊形成的希克蘇魯伯隕石坑的直徑為180公裡(在墨西哥灣保留了一部分隕石坑)。
  • 鱷魚跟恐龍是同一時期的動物,為何它沒有像恐龍一樣滅絕呢?
    地球上一共經歷了五次生物大滅絕,其中第五次大滅絕就導致稱霸地球的恐龍全部滅絕了。不過有些動物卻憑藉自己本事,在大滅絕時期火了下來,鱷魚就是跟恐龍同一時期的動物,它為何沒有像恐龍一樣滅絕呢?難道當時的火山爆發、氣溫變化不會影響鱷魚嗎?
  • 恐龍滅絕的真正原因是什麼
    他們的關鍵證據是:白堊紀-古近紀地層發現有大量金屬銥,這一地質邊界帶涵蓋了所有已知含有恐龍化石的巖層。銥在地殼中相對罕見,但在石質隕石中非常多,這對父子因此推斷:這次大滅絕是地球之外的物體導致的。後來,科學家們將滅絕事件與墨西哥尤卡坦半島沿岸的一個巨大隕石坑聯繫了起來,於是這個推論獲得了更多支持。
  • 聖經上提到了恐龍?挪亞方舟上有恐龍?恐龍是如何滅絕的?
    科學家現在認為, 它們被當作太陽電池板使用。這些鱗片很薄且充滿血管。它們嵌在皮膚裡面, 而不是背骨和尾骨的一部分。劍龍的頸﹑臀和尾巴是由像骨一樣的釘狀物保護的。它的尾巴是有彈性的, 至少裝備有四個角。 腕龍 (Brachiosaurs): 「臂蜥蜴」 80英尺 (24米) 長; 重50噸(45公噸)。在美洲﹑歐洲和非洲發現。所屬群體: 蜥臀目恐龍。
  • 未來我們人類,會不會像恐龍一樣,大滅絕
    恐龍也是在最後一次大滅絕當中消亡的,當然嚴格來說,恐龍並沒有滅絕,我們現在吃的雞,就是恐龍一個分支演化而來的。恐龍滅絕的原因如果從大的時間跨度來看,物種大滅絕並不是瞬間發生的事情,而是長時間積累的結果。比如我們現在,沒有發生大規模的自然災害,其實物種也在悄然滅絕。
  • 恐龍滅絕是因為小行星?科學界起爭議,或許有其他的原因!
    恐龍滅絕的真相是什麼?除了小行星撞擊,科學家有了新的答案!在人類出現之前,地球上的生命同樣多姿多彩,大約兩億年前,一種龐然大物開始在地球上興起,它就是恐龍,當時的地球陸地還是一個整體,並沒有像現在一樣分成了6大板塊。
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    原標題:我們終於發現,隕石撞擊不是恐龍滅絕的絕對原因 DeepTech深科技 麻省理工科技評論傾力打造 (A)相較於直線建模(橙色),拋物線模型(黑色)的擬合度更高,該模型顯示恐龍的物種進化速度有所減緩。(B)將這種模型應用於恐龍的三個主要分支(綠色代表鳥臀目,藍色代表蜥臀目,紅色代表獸腳亞目),其擬合度更好。(B插入圖)在單獨分析鳥臀目的亞種鴨嘴龍科(淺綠色)和角龍科(淺藍色)時,模型擬合度顯著提高,但是圖中並不能看出這兩種白堊紀鳥臀目亞種有衰退跡象。之後的預測顯示了該模型的不確定性。
  • 恐龍滅絕居然另有原因?宇宙被人設計的又一證據
    造成全球四分之三物種滅絕,其中就包括恐龍。可能你有不同看法,先別急,這個說法是有科學依據的,而且,通過這個說法,還可能帶來更深一層的真相。銥這種元素非常稀有,主要來自宇宙塵埃的沉積,而沉積是緩慢而恆定的,所以按照科學家的推斷,銥的分布也應該比較均勻。恰恰相反。科學家考察發現,義大利、丹麥的幾個地方,這銥元素含量是它周圍土壤的幾十倍,最高可達160倍。而這些土壤,幾乎都是白堊紀末期形成的黏土層。
  • 科學家發現,隕石撞擊並不是恐龍滅絕的全部原因,原來因為這樣!
    這顆隕石造成了地球歷史上最大的物種滅絕,在6600多萬年前,這顆隕石撞擊了墨西哥,萬是地球的氣候發生突變,而與此同時,地球的霸主恐龍也是逐漸的走向了滅亡。最近有人發現事情並沒有這麼簡單。那次撞擊被專家們稱為西克蘇魯伯撞擊事件,最近一個英國研修小組最新的研究結果表明,早在希克蘇魯伯撞擊事件發生之前,絕大多數的恐龍都已經在走向衰落的道路之上了。
  • 恐龍滅絕的原因 恐龍滅絕的原因是什麼
    恐龍滅絕,是指約6500萬年前的白堊紀,所發生的中生代末白堊紀生物大滅絕事件。那恐龍到底是怎麼滅絕的呢?恐龍生活在距今大約2.4億年至6500萬年前,雖然恐龍已經滅絕,但鳥類作為恐龍的後代,生存了下來。恐龍滅絕原因一直是科學界的一個爭議。
  • 恐龍滅絕的真實原因被確定,小行星只是導火索,不是準確答案
    那麼我們是如何知道恐龍的呢?當然是化石證據,如此繁多的恐龍留下了大量的證據,得以讓我們知道它們的存在,並且模擬出它們的外觀。當我們發現這種生物存在時,擺在我們面前的問題就是,這個地球上曾經的霸主是如何走向末路,直至消亡的?
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    >劉金山教授展示在貴州發現的胡式貴州龍化石地球起源於宇宙大爆炸,誕生於約46億年前。它剛形成時,只有厚厚的巖漿,像火球一樣。同年,我國追索「恐龍蛋窩」國家行動拉開帷幕。當時,通過專家一致分析,恐龍蛋窩化石檢測是證明其來源中國的最有力證據。為此,劉金山教授曾隨國家有關部門前往南雄,採集化石出土地點檢測樣本。最終,這組「恐龍蛋窩」化石順利回歸祖國。
  • 恐龍滅絕的真正原因是什麼?可能除了小行星撞擊還有火山噴發
    科學家也通過一次次考古,發現了不少的恐龍化石,由此人們才知道,原來在6600萬年前,地球上出現過恐龍這種強悍的動物。由此,很多科學家都想搞明白,如此強悍的恐龍在6600萬年前到底是如何滅絕的?根據考古學家在全球發現的各種恐龍化石,可以得出一個結論,6600萬年前的恐龍數量並不少,而且遍步全球,並不是生活在某一塊固定的區域。