研究:行星行撞地球之前 恐龍已面臨大氣汞污染 | 台灣環境資訊協會-環境資訊中心

研究:行星行撞地球之前 恐龍已面臨大氣汞污染

2020年02月04日
編譯:嚴融怡(胡適國小創思組科任教師)

生態系統的重大變動,通常不是單一事件造就的,例如白堊紀大滅絕,真的會因為一場隕石就發生了嗎?一項新研究表明,白堊紀時期,甚至在6700萬年前希克蘇魯伯小行星(Chicxulub asteroid)撞擊地球之前,恐龍和其他生命形式都已正在面臨當時已達到有毒等級的地球汞含量。

恐龍到底如何滅絕的?這是一場長期而痛苦的學術論爭,而現今新的證據更加具有爭議性。 儘管有些科學家將滅絕事件歸咎於臭名昭著的小行星撞擊了我們的星球,但其他科學家則認為還有更多的故事(包括「植物次級代謝理論」)。

劇烈的火山噴發始於小行星撞擊之前至少幾萬年,而且人們認為熔岩可能加劇了這場災難性事件的影響,這場災難奪走了地球所有生命的四分之三。

透過研究來自世界各地的古代化石雙殼類動物,科學家現已將汞和二氧化碳的全球增加歸因於一系列長週期的噴發事件,這些噴發形成了現今被稱為「德干暗色岩」(Deccan Traps)的大火成岩地形。這些事件持續了近一百萬年(過去有些文獻認為是三萬年),並在白堊紀-古生物大滅絕期間形成了印度西部的大部分地區。

密西根大學進行此項研究的環境科學家凱爾·邁耶(Kyle Meyer)表示,「我們第一次可以通過分析一種材料,來洞察德干暗色岩火山爆發所對氣候和環境的獨特影響。」

汞是有毒的微量化學物質,火山噴發是地球上最大的汞生產者。 當這種元素進入海洋時,它會與有機物發生高度反應,並很容易被浮游植物吸收,然後再被浮游動物吃掉。

現今,科學家們用貝殼作為水質和溫度的指標,認為德干暗色岩的爆發具有深遠、持久和全球性的氣候與生態影響。

密西根大學的地球化學家塞拉·彼得森(Sierra Petersen)指出,汞的異常現象過去已在沉積物當中獲得過記錄,但還從未在貝殼中發現過。「這部分具有使用完全相同的材料重建氣候和火山指標的能力,有助於我們繞過許多與相對年代測定有關的問題。例如,泥沙記錄是有限的,因為它們尚未將汞排放與全球氣候變化聯繫起來; 新的研究能夠做到這一點。」

論文作者收集了南極洲、阿拉巴馬州、阿拉斯加、加利福尼亞州、華盛頓州、阿根廷、印度、埃及、利比亞與瑞典的貝殼化石,測量了多個時期樣本的二氧化碳和汞含量,包括白堊紀晚期、更新世與近代。

與以前的結果相似,他們的發現顯示在這種大滅絕發生之前約25萬年前發生了突然的變暖事件。更重要的是,這恰好與6800至7000萬年前的汞含量激增相吻合,當時火山活動是如此激烈,以致於形成了一塊厚100公尺的熔岩地毯(carpet of lava),這「強烈暗示了這種氣候作用力是由火山的二氧化碳排放所驅動的」──而這個時期剛好也和物種豐富度降低與有孔蟲的集群滅絕相吻合。

研究人員將這些古老的數據,與美國一處因為汞工廠污染嚴重而無法食用當地魚類的污染場址數據做比對,並對此二者的相似之處感到震驚。現今任職於波特蘭州立大學的凱爾·邁耶表示,「令人驚訝的是,在海水溫度突然變暖的訊號下,同樣的樣品也顯示出最高的汞濃度,而且這些濃度與現代工業汞污染嚴重的地點是如此相似。」

現在要確定這些汞含量是否使恐龍中毒還為時過早,但是作為概念證明,這項研究非常有價值。需要進一步對海洋生物進行分析以確認結果,但是似乎化石海洋生物可以提供對大滅絕與過去氣候變遷的獨特見解。

這項研究已發表在《自然通訊》上。這個研究乍看之下是支持火山活動所對於恐龍的滅絕,但由於作者所強調的長期氣候變遷趨勢,因此這應該是一個強調複合影響情形的大滅絕原因。

附註:植物次級代謝理論
1990年代日本古生物學家和瑞典古生物學家有一系列的假說,認為史前植物的演進和恐龍的發展及命運有著極為重要的關係。
尤其是白堊紀以後開花植物的盛行,帶來了全新的複雜的次級代謝產物,例如植物鹼以及複雜的萜類化合物,這些使得恐龍原本賴以維生的食物產生空前的巨變,對鳥類和哺乳類以及昆蟲可能甚為美味的新式開花植物,但對於恐龍而言則可能變得又難吃又難以消化,甚至還帶有毒性。
恐龍習慣吃的食物是蕨類﹑蘇鐵類﹑銀杏類和松柏類等早期的植物。而新的開花植物演化方向拋棄了恐龍,而改以尋求和當時較為小型的昆蟲、鳥類、與哺乳動物建立新的授粉、傳播種子等合作關係。6500萬年前撞向地球的隕石其實只是壓垮恐龍的最後一根稻草。
這一系列的假說敘述了一整場植物演化的逆襲。後來在2003~2006年時期,曾有加拿大和美國科學家在開花植物導致恐龍衰微的這套理論當中,繼續作修正和補充。

參考資料

※ 轉載自作者經營的「週遭的海洋-The Sea Around Us」專頁