恐竜の絶滅は春に始まった、小惑星が地球に衝突した6600萬(wàn)年前の季節(jié)をついに特定

恐龍的滅絕是從春天開(kāi)始的，終于確定了6600萬(wàn)年前小行星撞擊地球的季節(jié)

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衝突直後に死んだ魚(yú)の化石を分析、秋だった南半球のほうが生物に有利？
約6600萬(wàn)年前に恐竜の時(shí)代を終わらせた小惑星の衝突は、北半球の春に起きた可能性が高いことが、衝突後1時(shí)間以?xún)?nèi)に死んだと思われる魚(yú)の化石を分析することで判明した。この化石は米國(guó)のノースダコタ州で見(jiàn)つかった。
2月23日付けで學(xué)術(shù)誌「ネイチャー」に発表された論文によれば、化石の骨に殘る成長(zhǎng)パターンから、魚(yú)は餌が豊富になって成長(zhǎng)が加速した時(shí)期に死んだことがわかるため、衝突の季節(jié)は春だったと推定される。近年、この衝突が最?lèi)櫎违伐圣辚颏郡嗓盲靠赡苄预蚴舅簸工朐^拠が集まってきているが、今回の発見(jiàn)もそうした証拠の1つだ。

分析碰撞后不久死亡的魚(yú)的化石，秋天的南半球?qū)ι镉欣?br /> 在約6600萬(wàn)年前結(jié)束恐龍時(shí)代的小行星的沖撞中，北半球處于春天的可能性很高，通過(guò)分析碰撞后1小時(shí)內(nèi)死亡的魚(yú)的化石判明了這一點(diǎn)。這個(gè)化石是在美國(guó)的北達(dá)科他州發(fā)現(xiàn)的。
根據(jù)2月23日在學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表的論文，從化石骨頭上殘留的成長(zhǎng)模式可以看出，魚(yú)是在食物豐富、成長(zhǎng)加速的時(shí)期死亡的，所以撞擊的季節(jié)應(yīng)該是春天。近年來(lái)，雖然有證據(jù)表明這一撞擊可能導(dǎo)致了最壞的結(jié)局，這次的發(fā)現(xiàn)也是證據(jù)之一。

白亜紀(jì)末に直徑10キロメートルのチクシュルーブ小惑星が現(xiàn)在のメキシコ沖に衝突し、地球上の生物種の75％以上が死滅した。この衝突により、想像を絶するような大地震が発生し、高さ50メートル以上の津波が北米の海岸に襲いかかった。衝突による噴煙と、それに続いて大量に降り注いだ高溫の破片によって山火事が発生し、衝突地點(diǎn)から數(shù)百～數(shù)千キロ離れた場(chǎng)所まで燃え広がった。
最初の大災(zāi)害に続いて、地球上の生物は恐ろしい「衝突の冬」に直面した。大気中に放出されたガスや粒子が數(shù)カ月～數(shù)年にわたって太陽(yáng)の光を遮った結(jié)果、気溫が約30度も低下し、中生代の生態(tài)系が根こそぎ破壊されたのだ。
これまでは、衝突の冬が起きている間に最も多くの種が絶滅したと考えられてきた。だが、小惑星が衝突した季節(jié)が北半球の春だったのであれば、北半球にすむ生物の多くはこの現(xiàn)象に直面するほど長(zhǎng)くは生きられなかっただろう。春は、多くの生物が食べ物やパートナーを求めて外で活動(dòng)するからだ。一方で同じ頃、南半球の動(dòng)物たちは秋から冬にかけて活動(dòng)を控えていたと考えられ、大災(zāi)害の初期にはわずかに有利だった可能性がある。

白亞紀(jì)末直徑10公里的小行星在現(xiàn)在的墨西哥海域撞下來(lái)，地球上的生物物種75%以上死亡。由于這次沖擊，發(fā)生了超乎想象的大地震，高達(dá)50米以上的海嘯襲擊了北美的海岸。由于碰撞產(chǎn)生的噴煙和隨后大量?jī)A注而來(lái)的高溫碎片引發(fā)了山火，燃燒蔓延到距離碰撞地點(diǎn)數(shù)百～數(shù)千公里的地方。
繼最初的大災(zāi)害之后，地球上的生物面臨著可怕的“撞擊之冬”。大氣中放出的氣體和粒子經(jīng)過(guò)數(shù)月～數(shù)年的時(shí)間遮蔽了太陽(yáng)光，結(jié)果氣溫下降了約30度，中生代的生態(tài)系統(tǒng)被徹底破壞了。
撞擊之冬發(fā)生的期間，被認(rèn)為是最多的一次物種滅絕。如果小行星相撞的季節(jié)是北半球的春天的話，那么生活在北半球的生物中大部分都會(huì)因?yàn)闊o(wú)法直面這場(chǎng)災(zāi)難而死亡。因?yàn)榇禾旌芏嗌飼?huì)在外面尋找食物和伴侶。另一方面，在同一時(shí)期，南半球的動(dòng)物們被認(rèn)為是從秋天到冬天所以基本沒(méi)怎么在活動(dòng)，稍微躲過(guò)了這一次浩劫。

時(shí)間の中で凍った魚(yú)
今回の論文は、米國(guó)ノースダコタ州のタニスで見(jiàn)つかった大量のチョウザメとヘラチョウザメの化石に関する最新の研究成果だ。魚(yú)のエラに入り込んだ破片は、魚(yú)たちが小惑星の衝突から約1時(shí)間以?xún)?nèi)に死んだことを示唆している。2019年に米誌「ニューヨーカー」に掲載された記事によると、タニスからは、まだ學(xué)術(shù)誌に発表されていない化石が他にも多く発見(jiàn)されているという。
タニス化石発掘地は、古代エジプトの失われた都市タニスにちなんで名付けられた。私有地の牧場(chǎng)內(nèi)の小さな露頭（地層や巖石が土や植物に覆われず、直接地表に現(xiàn)れている場(chǎng)所）にあり、恐竜絶滅までの數(shù)十萬(wàn)年を記録した地層が重なっている一部だ。2017年にオランダ、アムステルダム自由大學(xué)の修士課程の學(xué)生だったデュアリング氏は、同大學(xué)の古生物學(xué)者ヤン?スミット氏と、タニスの発掘調(diào)査を指揮していた古生物學(xué)者のロバート?デパルマ氏を含むチームとともにタニスを訪れた。

凍在時(shí)間里的魚(yú)
這次的論文是關(guān)于在美國(guó)北達(dá)科他州的泰坦斯發(fā)現(xiàn)的大量的鱘魚(yú)和海豹鯊的化石的最新研究成果。魚(yú)刺中的碎片暗示著魚(yú)兒們?cè)谛⌒行亲矒艉蠹s1小時(shí)內(nèi)死亡。據(jù)2019年美國(guó)雜志《紐約人》刊登的報(bào)道，在泰坦斯還發(fā)現(xiàn)了很多學(xué)術(shù)雜志上還沒(méi)有發(fā)表的化石。
泰坦斯化石發(fā)掘地是由古代埃及失去的都市泰坦斯命名的。這是位于私有地牧場(chǎng)內(nèi)的地表（地層和巖石不被土和植物覆蓋，直接出現(xiàn)在地面表面的地方），與恐龍滅絕前數(shù)十萬(wàn)年的地層重疊的一部分。2017年，荷蘭阿姆斯特丹自由大學(xué)碩士課程的學(xué)生迪爾林與同大學(xué)的古生物學(xué)家秀密特、以及指揮泰坦斯發(fā)掘調(diào)查的古生物學(xué)家羅伯特·德帕爾瑪?shù)葓F(tuán)隊(duì)一起到訪了泰坦斯。

スミット氏によると、北米のこの地域は6600萬(wàn)年前には、氾濫原を流れる川が刻んだ深さ10メートル以上の谷だったという。小惑星の衝突が引き起こした強(qiáng)力な地震は、15～30分後にはタニスにも到達(dá)した。この地震によって內(nèi)海の水が川を逆流し、水中にあったあらゆるものが土に埋もれた。
一方、小惑星の破片は空高く舞い上がって大気圏に到達(dá)し、ガラス?fàn)瞍涡·丹蕢Kになった。「テクタイト」と呼ばれるこの粒子は、衝突から約15分後に地上に降り注ぎはじめた。驚くべきことに、タニスの堆積物には、上空から地上に落ちてきたテクタイトが地面にめり込んでできた穴が今でも殘っている。テクタイトは魚(yú)のエラにも入り込んでいるが、消化管や體內(nèi)には見(jiàn)當(dāng)たらないことから、魚(yú)はテクタイトが川に降り注ぎはじめた直後に死亡したと考えられる。
小惑星の衝突による破壊の手がかりは、タニスのあちこちで見(jiàn)つけることができる。ある堆積物層ではすべての魚(yú)が左向きに、次の層ではすべて右向きになっている。まるで、波が寄せたり返したりを繰り返している間に、魚(yú)が流されてきて土に埋もれたかのようだ?！复笠?guī)模な交通事故の現(xiàn)場(chǎng)がその場(chǎng)で凍りついたようなものです」とデュアリング氏は説明する。

根據(jù)斯密特先生所說(shuō)，北美的這個(gè)地區(qū)在6600萬(wàn)年前，被流經(jīng)平原的河流刻下了深度10米以上的峽谷。小行星撞擊引起的強(qiáng)烈地震在15～30分鐘后到達(dá)了泰坦斯。由于這次地震，內(nèi)海的水逆流而上，水中的所有東西都被埋在了土里。
另一方面，小行星的碎片飛到了大氣層，變成了玻璃狀的小塊。這種碎片在碰撞后約15分鐘后開(kāi)始降落到地面上。令人吃驚的是，在田螺的堆積物上，至今還殘留著從上空掉落到地面上的碎片。雖然碎片也進(jìn)入了魚(yú)的腮部，但是由于消化管和體內(nèi)看不到，所以認(rèn)為魚(yú)是在碎片剛落到河里不久后死亡的。
小行星撞擊造成的破壞手段，在泰坦斯到處都能找到。在某個(gè)沉積物層中，所有的魚(yú)都朝左，而下一層又都朝右。簡(jiǎn)直就像是在波浪來(lái)襲不斷重復(fù)的時(shí)候，魚(yú)被沖走埋在土里一樣?！胺路鸫笠?guī)模的交通事故現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)凍結(jié)了一樣”，迪爾林解釋道。

古代の魚(yú)の骨に隠された手がかり
デュアリング氏とスミット氏は、タニスのチョウザメとヘラチョウザメの化石を數(shù)點(diǎn)オランダに持ち帰り、骨の分析に取りかかった。これらの魚(yú)の骨の一部は、木の年輪のように周期的に層をなして成長(zhǎng)してゆく。その層を分析して、魚(yú)が死んだ季節(jié)を特定できないかと考えたのだ。
例えば、プランクトンを?yàn)Vしとって食べるヘラチョウザメの骨には、餌の化學(xué)組成の変化が記録されている。光合成を行うプランクトンの生産性は、秋から冬にかけてよりも春から夏にかけての方が高く、プランクトンの生産性が上がると、一般的な炭素12よりもわずかに重い同位體（中性子の數(shù)が異なる同じ原子）である炭素13の比率が高くなることがわかっている。

藏在古代魚(yú)骨里的線索
迪爾林和史密特將泰坦斯的鱘魚(yú)和海豹鯊的化石帶回荷蘭，開(kāi)始進(jìn)行骨的分析。這些魚(yú)的骨頭的一部分，像樹(shù)的年輪一樣周期性地成長(zhǎng)。分析了這些年輪，也許能確定魚(yú)死的季節(jié)。
例如，將浮游生物過(guò)濾后食用的海豹鯊的骨頭上記錄著食物的化學(xué)成分的變化。進(jìn)行光合作用的浮游生物的生產(chǎn)性，從秋到冬，從春到夏的生產(chǎn)性較高，而浮游生物的生產(chǎn)性提高的話，一般的碳12稍微重的同位素（中子的數(shù)量不同的同一原子）的碳13的比率會(huì)更高一些。

デュアリング氏の研究チームはヘラチョウザメの骨の各層を分析し、死亡時(shí)は炭素13の比率は増加傾向にあったが、まだピークには達(dá)していなかったことを突き止めた。これは魚(yú)が春に死んだことを示唆している。
研究チームは、魚(yú)の骨の成長(zhǎng)パターンも分析した。デュアリング氏らは、世界で最も明るいX線を発生させる粒子加速器である、フランスのグルノーブルにある歐州シンクロトロン放射光研究所（ESRF）を使って魚(yú)の骨のCTスキャンを撮影し、骨の微細(xì)構(gòu)造が季節(jié)によってどのように変化するかを詳しく調(diào)べた。

研究小組分析了骨骼各層，查明了死亡時(shí)碳13的比例有增加傾向，但是還沒(méi)有達(dá)到頂峰。這暗示著魚(yú)是在春天死的。
研究小組還分析了魚(yú)骨的成長(zhǎng)模式。研究小組還使用法國(guó)格勒諾布爾的歐洲同步加速器（ESRF）對(duì)魚(yú)骨進(jìn)行CT掃描，詳細(xì)調(diào)查了骨頭的微觀結(jié)構(gòu)隨季節(jié)變化的情況。

春と秋は餌が豊富であるため魚(yú)の成長(zhǎng)が早く、この時(shí)期にできた骨は穴が多くスポンジ狀になっている。一方、秋から冬にかけては餌が少ないため成長(zhǎng)が遅く、骨には「成長(zhǎng)停止線」と呼ばれる固い層ができる。研究チームは、骨の內(nèi)部から最も新しい外層まで、こうした変化を測(cè)定した。その結(jié)果、タニスの魚(yú)はどれも、成長(zhǎng)が加速しているがまだピークには達(dá)していない時(shí)期、すなわち春に死んでいたことが明らかになった。
2つの別々の証拠がどちらも同じ季節(jié)を指していることから、研究チームは自分たちの結(jié)論に自信を深めている。論文の共著者であるウプサラ大學(xué)のデニス?フテン氏は、「自分たちの研究で季節(jié)を1つに絞り込むことができたと確信しているのは、そのためです」と話す。

春天和秋天因?yàn)槭澄镓S富魚(yú)的成長(zhǎng)很快，這個(gè)時(shí)期形成的骨頭有很多洞，形成了海綿狀。另一方面，從秋到冬由于餌料少，所以生長(zhǎng)緩慢，骨頭上形成了被稱(chēng)為“停止生長(zhǎng)線”的堅(jiān)硬層。研究小組測(cè)定了從骨頭內(nèi)部到最新的外層的這種變化。結(jié)果表明，魚(yú)都是在成長(zhǎng)加速但還沒(méi)有達(dá)到頂峰的時(shí)期，即春天死的。
由于兩個(gè)不同的證據(jù)都指向同一個(gè)季節(jié)，研究小組對(duì)自己的結(jié)論充滿了信心。作為論文的合著者的烏布薩拉大學(xué)的Dennys Futen先生說(shuō)，“因?yàn)檫@個(gè)原因，我們確信通過(guò)自己的研究可以將季節(jié)縮小到一個(gè)范圍內(nèi)”。

北半球と南半球の差
タニスの魚(yú)に関する研究は、今回の論文だけではない。デパルマ氏が率いる別のチームが、小惑星が衝突した季節(jié)について獨(dú)自に分析し、2021年12月8日付けで學(xué)術(shù)誌「Scientific Reports」に論文を発表している。
2本の論文は、異なる化石について、異なる手法で分析を行っているが、ほぼ同様の結(jié)論に達(dá)している。デパルマ氏の分析結(jié)果は、小惑星が春か夏に衝突したことを示唆しており、衝突時(shí)期を春と特定しているデュアリング氏の発見(jiàn)と食い違わない。
「獨(dú)立の研究と分析が行われるのは良いことです。これらのプロジェクトがお互いを補(bǔ)完しあい、先史時(shí)代の世界に関する理解を深められたことをうれしく思っています」と、米フロリダ?アトランティック大學(xué)の教員で英マンチェスター大學(xué)の博士課程に在籍するデパルマ氏は電子メールでコメントしている。

北半球和南半球之差
關(guān)于泰坦斯魚(yú)的研究，不僅僅是這次的論文。由德帕爾瑪率領(lǐng)的另一支隊(duì)伍，獨(dú)自分析了小行星相撞的季節(jié)，并于2021年12月8日在學(xué)術(shù)雜志《Scientific Reports》上發(fā)表了論文。
兩篇論文通過(guò)不同的方法對(duì)不同的化石進(jìn)行分析，得出了幾乎相同的結(jié)論。德帕爾瑪?shù)姆治鼋Y(jié)果表明，小行星在春天或夏天發(fā)生了碰撞，與確定撞擊時(shí)期為春天的迪爾林的發(fā)現(xiàn)沒(méi)有區(qū)別。
“進(jìn)行獨(dú)立的研究和分析是一件好事。我很高興這些項(xiàng)目能夠相互補(bǔ)充，加深對(duì)史前時(shí)代世界的理解?！泵绹?guó)佛羅里達(dá)?亞特蘭蒂克大學(xué)的教師、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)博士課程在籍的德帕爾瑪在電子郵件中發(fā)表評(píng)論。

一方、米スミソニアン國(guó)立自然史博物館のカーク?ジョンソン館長(zhǎng)は、タニスの魚(yú)の化石が季節(jié)の形跡を示しているのは確かだが、6600萬(wàn)年前の地球は現(xiàn)在ほど季節(jié)変化が大きくなかったことを忘れてはならないと指摘する。當(dāng)時(shí)の南極には氷冠はなく、落葉樹(shù)林が広がっていた。そう考えると、小惑星の衝突直後に南半球の動(dòng)植物がどれほど有利だったかは疑問(wèn)だという。
「爆弾が落ちてくるなら、屋根の修理をしているときよりも防空壕に入っているときのほうがいいという話でしょう」と、ヘルクリーク累層を?qū)熼T(mén)とする古生物學(xué)者のジョンソン氏は言う?！袱郡馈ⅳ长韦瑜Δ手鲝垽颏工肴恕─?、白亜紀(jì)には季節(jié)変動(dòng)がどれほど乏しかったかを考慮していないと思います」

另一方面，美國(guó)蘇美索尼亞國(guó)立自然史博物館館長(zhǎng)卡克·約翰遜指出，雖然泰坦斯的魚(yú)化石顯示了具體的季節(jié)，但是6600萬(wàn)年前的地球并沒(méi)有現(xiàn)在那么大的季節(jié)變化。當(dāng)時(shí)南極沒(méi)有冰冠，落葉樹(shù)林遍布。這樣想來(lái)，小行星撞擊后不久南半球的動(dòng)植物是非常有利的。
古生物學(xué)家約翰遜先生說(shuō)：“如果炸彈掉下來(lái)的話，比起在修理屋頂?shù)娜?，在防空壕的人肯定是更安全的。”?！爸皇?，我認(rèn)為持這種主張的人們并沒(méi)有考慮到白亞紀(jì)缺乏季節(jié)變化?！?br />