恐龙在侏罗纪时期统治着地球。但首先,他们必须挺过世界末日。

大多数地质学家怀疑巨大的火山喷发导致了前三叠纪末期的大灭绝事件。这次大灾难喷发出大量的气体,地质学家怀疑这些气体改变了全球气候,导致地球上近80%的生命灭绝恐龙不知怎么活了下来,后来又兴旺起来.科学家们知道大多数物种灭绝发生在海洋生物中,但灭绝事件究竟如何影响陆地生物一直是一个长期的地质难题。最近,这个谜题包括恐龙生存的艰难环境是全球热浪还是寒流的问题。现在,在恐龙脚印化石旁边发现的关于冰湖存在的新证据支持了后一种观点,并表明恐龙能够生存下来的原因可能是它们勇敢地面对火山冬天的寒冷。

没有直接的方法来测量恐龙在2亿多年前所面临的天气,当时有500多倍的熔岩从泛大陆超大陆中心倾泻而下,填满了大峡谷。同时火山喷发出大量的二氧化碳和硫磺,造成了气候混乱。海洋生物留下的贝壳和骨骼的化学变化证明了这一点,所有的二氧化碳使海洋生物的酸度过高,从而导致了海洋生物的灭绝。地质学家长期以来一直认为,温室气体也使全球气温升高,这可能给陆生物种带来压力。然而,陆地上的死亡原因在地质记录中不像在海洋中那样清楚,可能还有其他重要的气候过程在起作用。

火山喷发的硫磺会在大气中形成微小的反射液滴,将阳光反射回太空,使地球降温,并可能导致短暂的“火山冬天”。人类在更近期的事件中亲身观察到了这种影响,例如1991年菲律宾皮纳图博火山爆发后,全球范围内的气温持续下降。然而,在更灾难性的一端,计算机模拟表明,三叠纪末期火山引发的冬天可能使气温下降了10摄氏度——甚至可能超过二氧化碳的加热效应。

为了确定是变暖还是变冷的影响在陆地上占上风,地质学家依赖于气候敏感过程,这些过程可以在岩石中留下线索。方法包括寻找现代耐寒植物祖先的化石遗骸,这些植物会随着气候条件的变化而靠近或离开赤道。但是我们对古代植物的了解是有限的。地质学家在泛大陆的大部分地区,甚至在两极附近,都发现了郁郁葱葱、长满蕨类植物的森林遗迹,但关于这表明当时的气候是温暖的还是凉爽的,仍有争论。幸运的是,低温也有一些直接的痕迹。

如果湖的边缘结冰,岸上的岩石和泥土就会冻在里面。当冰脱落并漂浮到更深的水中时,它会融化并掉落任何可能搭上便车的沙子或鹅卵石。因此,当地质学家在古湖泥中发现海岸线上的沙子或砾石时,这可能指向冰的作用。

在周五发表的一项新研究中科学的进步研究人员在准噶尔盆地的古湖底岩石中发现了这种具有警示意义的模式。准噶尔盆地位于现在的中国西北部,过去位于北极圈以北,是泛大陆的一部分。

这些冰的证据出现在保存有大量恐龙脚印的岩层中,这表明北极恐龙即使在寒冷的冬天也在古老的湖岸漫步。“人们发现极地恐龙已经有很长一段时间了。不同的是,他们没有(极地地区)冻结的证据,”该研究的合著者、哥伦比亚大学的地质学家和古生物学家保罗·奥尔森说。“我们在这些季节性冰冻的湖泊沉积物中发现了恐龙的脚印。”

根据生活在晚三叠纪的恐龙和后期的恐龙、翼龙和现代有羽毛的鸟类之间的进化联系,奥尔森和他的团队认为,在这个寒冷时期幸存下来的恐龙也有绝缘能力羽毛和细丝.(后者是古老的羽毛状结构,类似一根长头发。)这种情况意味着恐龙羽毛的进化比在明确的化石记录中看到的更早。但这与另一种理论是一致的,即恐龙的羽毛有一个早期的单一进化过程,这一理论得到了其他古生物学家的支持。

在奥尔森看来,恐龙利用三叠纪末期的寒流成为主宰,也有助于化石记录中的其他模式的形成。灭绝鳄鱼的亲戚被称为伪鳄鱼主宰了晚三叠世温暖的热带地区,在它们的进化家谱中没有羽毛的证据。古生物学家们认为,就像现代爬行动物一样,假蛙类也适应了水的保存,因此,如果火山的二氧化碳造成了热浪,它们很可能在炎热和干燥的条件下存活下来。但是这些爬行动物的骨骼和脚印在三叠纪结束后几乎从化石记录中消失了,这使得奥尔森推测它们不可能在火山爆发的冬天保持温暖。“它真的很容易分解,”奥尔森说。“陆地上没有绝缘的东西都灭绝了。”

犹他大学的古生物学家兰迪·伊尔米斯没有参与这项研究,但过去曾与奥尔森合作过,他说:“这是一个非常令人兴奋的假设,也许是这种冷却实际上导致了陆地上的物种灭绝,但我认为还有很多东西需要研究。”“最难的问题是理清所有这些气候影响,并试图弄清潜在的死亡机制和某些有机体群体之间的联系。”

在泛大陆的前两极周围找到更多的恐龙,在准噶尔盆地以外找到更多明显的低温迹象,是弄清楚究竟是什么条件杀死了伪类恐龙——以及是什么使恐龙在三叠纪末期存活下来的关键。澳大利亚科廷大学(Curtin University)的有机地球化学家克里提·格赖斯(Kliti Grice)说:“如果能在其他极地地理区域看到这种证据就太好了。”他没有参与这项新研究,但曾与奥尔森在三叠纪末期灭绝的其他方面进行过合作。“你只有一个地点;可能是天气原因,也可能是季节和地理因素。你需要知道它的传播范围更广。”但它的含义不仅仅是理解这次灭绝事件。Irmis说:“即使你一点也不在乎恐龙,了解与突然的气候变化有关的六次大灭绝(包括目前正在进行的一次)对于了解我们未来的走向是至关重要的。”“我们只能通过观察地质记录来做到这一点。”