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来自深海的证据有哪些?

发布时间:2019-10-07 20:21 来源:未知 编辑:admin

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  氧16(16O)是最普遍的氧同位素,其原子核中有8个质子与8个中子,占氧原子的99.75%,氧17(17O)中多一个中子,氧18(18O)多两个中子,它们各占其氧原子的0.039%和0.205%。当氧原子与另一元素或另一些元素结合产生一种化合物时,化合物中的氧同样含有少量较重的氧17与氧18。这一化合物中各种氧同位素的百分比被称为其同位素组成。通常氧17一般含量太少,不能准确测定;氧同位素组成只用最重与最轻的氧同位素氧18与氧16的相对比例来表示。

  科学家经过大量实验测定和精确的理论计算,创造了一种以碳酸钙的氧同位素组成作为古温度计来测量古海洋温度的方法。较高的水温有利于活跃的轻同位素原子的分馏,因此较重的氧18在较温暖的海洋中以碳酸盐形式沉淀结晶时会相对贫乏。

  海洋生物的贝壳同样是由碳酸钙构成的,因此科学家推测,海洋贝壳的同位素组成应能反映生物分泌这些贝壳时的古海洋温度。科学家曾经根据已灭绝了的头足动物菊石的钙质壳体从新到老的不同形成部位的氧同位素组成,推测出动物在不同的生命阶段所处的海洋纬度区域。

  英国自然历史博物馆向一支美国研究小组提供了生活在英格兰白垩纪末期的海洋生物壳(腕足动物),分析表明,白垩纪末期的海水温度自23摄氏度降至14摄氏度。纬度较为靠南的美国样品也反映了这一降温趋势。“降温派”赢得了第一回合的胜利。

  “升温派”随即反驳,他们指出这样一个事实:造礁珊瑚、热带软体动物以及大型有孔虫的种类在这个假设的寒冷时期反倒增加了。从古生态学角度来看,海洋温度在此期间似乎应为最高而不是最低。而且,“降温派”用来分析的贝壳样品所产出的岩石层并不是白垩纪最后时期形成的,距白垩纪结束还差了100万年。

  这个结果在一段时间里仍是悬而未决的,任何一方都找不到进一步的证据证明白垩纪最后的100万年或200万年中的温度究竟是上升还是下降了。

  科学家设想用曾领导1947—1948年瑞典深海考察的海洋学家鲍奇·库伦堡的名字命名的活塞装置来进行深海底部的岩层取样,从而可以扩大对古气候了解的范围。

  1968年3月,新型海洋钻探船“格洛玛·挑战者”号下水,为白垩纪末期气候的论战开创了一个全新的局面。1974年完成的分析结果表明,在大西洋南部钻探到了一个名为奥格里郎德海岭的海底山脉,穿过了白垩纪—古近纪界线,在这一地点,海洋表面与底部的温度在中生代最后的几百万年中都下降了大约5摄氏度,而新生代初期的海洋甚至更为寒冷。

  反对派马上指出,这种冷趋势只是根据跨过300万年或500万年时间间距的3个样品的检测所得出的结论,而短周期的气候变化只需要10万年甚至更短时间就可产生。所以需要用更多的样品来检测,使得所分析的时间范围更为精确。

  终于,“格洛玛·挑战者”号在钻入大西洋西部洋底时,不但穿透了古近系下部,而且钻进了白垩系的上部。当时的氧同位素分析技术已经能够分析数量很少、分量极轻(2毫克左右)的钙质单细胞生物有孔虫标本。经过密集地取样和分析,证明白垩纪结束后,这一地点的海底温度突然上升了5摄氏度,而不是下降了5摄氏度。而就人们当时所知的任何温度变化原因来看,使海洋温度如此突然地上升5摄氏度似乎是不可理解的。

  其实,早在1956年,一位名叫德劳本费尔的美国古生物学家就发表过一篇学术论文。他的论文指出“是极其短暂而不是长期持续的热使恐龙惨遭厄运”。他设想空气温度在热带区近于沸点,在高纬度区也高达50℃。“凶猛的热风四处旋转,只有一些孤立的小片地区免受其害”。就是在这样的环境下,所有的恐龙都消失了,大型爬行动物无处藏身,也死绝了;海龟藏到水下,存活了下来,鳄也活了下来;蜥蜴与蛇能爬入深深的岩石或地表裂缝中或凉爽的洞穴中生存下来;鸟类与哺乳动物存活得最好,因为它们可以生活在冰雪覆盖的高纬度地区。也许,当空气温度接近沸点时,海洋表层的浮游生物也会无一幸免。

  关于这一短暂而灼热的世界末日的原因,德劳本费尔认为是一个巨大陨石对地球的冲击引起的。他设想一个直径约100米,重3000万吨的铁陨石可以造成这样的灾难:它的碰撞会产生约30亿吨的爆炸力,相当于20万颗在广岛爆炸的。

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