新泽西州斯托克顿— 一次巨大的陨石撞击可能既帮助了恐龙的崛起，也帮助了恐龙的衰落。这是一小队浑身泥泞的研究人员今年夏天在新泽西州地下数百英尺处钻探想要发现的。
大约2亿年前，地球上至少一半的物种在陆地和海洋中，在大约10万年的时间里灭绝了。这次大规模灭绝事件发生在三叠纪和侏罗纪之间的界线，是地球地质历史上已知的五次此类事件之一，它为恐龙的崛起和在接下来的1.35亿年里统治地球陆地生命奠定了基础。
为了寻找关于恐龙和三叠纪末期大灭绝的答案，古生物学家保罗·奥尔森及其在哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站（LDEO）的同事们曾环游世界，前往摩洛哥的城市和英国的海边悬崖，挖掘那个过去时代的线索。今年夏天，他们来到了新泽西州西部凯尔一家的院子里——该地区拥有最明显的三叠纪-侏罗纪界线例证之一。
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为了揭示沉积物岩芯的地下挖掘工作需要一种轻便的便携式钻机，称为Winkie。它采用金刚石钻头并以燃气为动力，只需两个人即可携带和操作——通常是罗格斯大学的古地磁学家丹尼斯·肯特和地球化学家摩根·沙勒。目标是挖掘出可能引发大规模灭绝的证据。
奥尔森说：“恐龙实际上在大灭绝发生前大约2500万年就已经进化出来了，但在它们的竞争对手被消灭后，它们似乎势如破竹般地涌现出来。” 这样的竞争对手包括现代鳄鱼的已灭绝亲戚，例如大型食肉陆生劳氏鳄类和半水生植龙类，以及植食性鸟鳄类和雷韦尔托鳄类。
许多科学家将三叠纪末期的大灭绝归咎于约2万年内发生的异常大规模的火山爆发，这些爆发大约发生在曾经的超级大陆盘古大陆开始分裂时。这些火山爆发使后来成为非洲和美洲的地区覆盖了数百万立方公里的熔岩，并使空气中的二氧化碳水平增加了一倍，导致大规模全球变暖，“如果气候系统像模型显示的那样敏感，平均温度将升高约3摄氏度，”奥尔森说，他引用了沙勒、肯特及其同事詹姆斯·赖特于2011年发表的研究。
奥尔森解释说，这3度“可能转化为致命的高温夏季，特别是对于某些类型的阔叶植被，这反过来可能导致依赖于这些植物的动物灭绝。” “在海洋中，二氧化碳的迅速增加将导致海洋酸化，并严重影响制造碳酸钙骨骼的动物，例如珊瑚、双壳类动物和菊石，所有这些动物的多样性都大幅下降。”
然而，火山爆发也会释放大量富含硫的化合物，这些化合物会反射阳光，从而导致降温。“降温只会持续很短的时间，因为硫很快就会从大气中去除，但这种影响可能非常强烈，对于一个没有冰盖且两极都有森林的世界来说，如此剧烈的温度下降可能对陆地造成毁灭性打击，”奥尔森说。
奥尔森继续说道：“人们可以想象二氧化碳在数万年内多次升高温度，并在大约10万年后逐渐消失，但这些温暖期会被许多由硫引起的突然而强烈的降温间隔所打断。” “这种一二连击可能对陆地生态系统来说太过分了，而海洋中的温暖和酸度对海洋生物来说也太过分了。结果：大规模灭绝。”
然而，关于三叠纪末期大灭绝仍然存在许多令人困惑的细节，例如蕨类植物孢子何时出现。蕨类植物通常是自然灾害后最早出现的植物。但在这种情况下，虽然在某些地区，大量的蕨类植物孢子与熔岩流同时出现，但在另一些地区，孢子的峰值出现在灭绝之前。
其他证据表明，一次巨大的陨石撞击也可能在三叠纪末期灭绝事件中发挥了作用——类似于在今天的墨西哥尤卡坦半岛造成希克苏鲁伯陨石坑的撞击，据信这次撞击在大约6500万年前的白垩纪-第三纪（K-T）大灭绝期间消灭了恐龙。在今天的魁北克省留下马尼夸根陨石坑的巨大撞击显然发生在三叠纪末期灭绝事件发生前后。然而，研究最终表明，这次撞击比导致生物死亡早了大约一百万年。但奥尔森和他的同事们已经调查了一个年龄合适的陨石坑，可能是罪魁祸首——在法国罗什舒阿尔特发现的一个直径约40公里的坑洞。
然而，关于撞击的想法总体上仍然存在许多问题，特别是关于铱，这是一种相对稀有的金属元素，通常在地质层中积累形成特征层，并在这些地点暴露出来。科学家们显然发现了多个铱层，奥尔森说：“由于数万年内多次撞击似乎非常不可能，我们对撞击假说的兴趣大大降低，尤其因为火山灰可以产生相同的异常现象。” 然而，在过去的几年里，研究也表明，其中一个铱层具有其他铂族元素的比例，这些比例比与大多数火山过程相关的比例更类似于与陨石相关的比例。这些结果使撞击假说重新受到重视。
研究人员前往新泽西州挖掘，寻找更多的蕨类植物孢子、铱痕迹和其他潜在线索，这些线索可能有助于解决所有关于三叠纪末期大灭绝的疑问。
奥尔森说，当时的该地区按照现代标准可能非常炎热，气候在潮湿和干旱之间波动。它被小叶针叶树覆盖，并且是被称为 Crurotarsans 的鳄鱼的食草和食肉亲戚的家园，此外还有小型恐龙、蜥蜴等等。如今，该地区大多是连绵起伏的农田。研究人员设法说服了凯尔一家，让团队在他们家的车库旁边，紧挨着玉米地钻探。
“完整的地层”
奥尔森说，与一般的地质钻探项目相比，使用 Winkie 相对便宜，并且可以钻到约 150 米的深度。
钻机使用水进行润滑，导致周围到处都是泥泞的牛仔裤和运动鞋。发动机经常被证明很挑剔，当油气混合物不太合适时就会熄火。尽管如此，在八月的一个星期里，当蝉在钻机马达的链锯嗡嗡声中鸣叫时，研究人员设法钻入了 40 米深的红色泥岩。“我们可能很幸运，恢复了完整的地层——大灭绝事件发生之前和之后沉积的沉积层，以及记录事件本身的沉积层，”肯特说。
为了了解疑似地质和地外事件是否发生在大灭绝之前、期间和之后，肯特将在岩芯样本中寻找地球磁场逆转的迹象，这种逆转每数十万年周期性地发生。这些逆转被磁敏感矿物捕获，这些矿物像指南针一样保留了地球磁极曾经指向的方向。这些逆转的规律性使其成为有用的时间标记，因此有助于阐明在同一岩石中发现的其他细节可能发生的时间。通过更好地了解任何火山爆发和撞击可能发生的时间，研究人员希望了解哪些事件可能直接先于三叠纪末期大灭绝。
此外，科学家们还将寻找碳酸盐结核和化石植物叶片上称为气孔的微小开口的密度。碳酸盐结核中捕获的二氧化碳可以让人了解当时的大气气体水平——较高的水平也会留下更多的碳酸盐结核和更多的气孔来吸收气体。
奥尔森说，即使研究人员发现新泽西州西部的铱层确实是由撞击造成的，并且发生在气候紊乱和大规模灭绝之前，但这可能不是它们的原因。不过，陨石撞击可能已经给生态系统带来了压力，以至于它们对后来火山爆发造成的变暖和降温事件更加敏感。