The Dinosaurs Footprints and Extinction
A. EVERYBODY knows that the dinosaurs were killed by an asteroid. Something big hit the earth 65 million years ago and, when the dust had fallen, so had the great reptiles. There is thus a nice, if ironic, symmetry in the idea that a similar impact brought about the dinosaurs’ rise. That is the thesis proposed by Paul Olsen, of Columbia University, and his colleagues in this week’s Science.
MỌI NGƯỜI đều biết rằng khủng long đã bị giết bởi một tiểu hành tinh. Một vật thể lớn đã va vào trái đất 65 triệu năm trước và khi bụi lắng xuống, những loài bò sát khổng lồ cũng vậy. Do đó, có một sự đối xứng thú vị, nếu không muốn nói là trớ trêu, trong ý tưởng rằng một tác động tương tự đã mang lại sự trỗi dậy của khủng long. Đó là luận điểm được đề xuất bởi Paul Olsen, thuộc Đại học Columbia, và các đồng nghiệp của ông trên tạp chí Science tuần này.
B. Dinosaurs first appear in the fossil record 230m years ago, during the Triassic period. But they were mostly small, and they shared the earth with lots of other sorts of reptile. It was in the subsequent Jurassic, which began 202 million years ago, that they overran the planet and turned into the monsters depicted in the book and movie “Jurassic Park”. (Actually, though, the dinosaurs that appeared on screen were from the still more recent Cretaceous period.) Dr Olsen and his colleagues are not the first to suggest that the dinosaurs inherited the earth as the result of an asteroid strike. But they are the first to show that the takeover did, indeed, happen in a geological eyeblink.
Khủng long xuất hiện lần đầu tiên trong hồ sơ hóa thạch 230 triệu năm trước, trong kỷ Tam Điệp. Nhưng chúng chủ yếu nhỏ bé, và chúng chia sẻ trái đất với rất nhiều loại bò sát khác. Chính trong kỷ Jura tiếp theo, bắt đầu từ 202 triệu năm trước, chúng đã tràn ngập hành tinh và biến thành những con quái vật được mô tả trong cuốn sách và bộ phim “Công viên kỷ Jura”. (Thực ra, những con khủng long xuất hiện trên màn ảnh là từ kỷ Phấn trắng gần đây hơn.) Tiến sĩ Olsen và các đồng nghiệp không phải là những người đầu tiên gợi ý rằng khủng long thừa kế trái đất là kết quả của một vụ va chạm tiểu hành tinh. Nhưng họ là những người đầu tiên cho thấy cuộc tiếp quản này thực sự đã diễn ra trong một cái chớp mắt về mặt địa chất.
C. Dinosaur skeletons are rare. Dinosaur footprints are, however, surprisingly abundant. And the sizes of the prints are as good an indication of the sizes of the beasts as are the skeletons themselves. Dr Olsen and his colleagues therefore concentrated on prints, not bones.
Bộ xương khủng long rất hiếm. Tuy nhiên, dấu chân khủng long lại phong phú một cách đáng ngạc nhiên. Và kích thước của các dấu chân là một chỉ số tốt về kích thước của những con thú cũng như chính các bộ xương. Do đó, Tiến sĩ Olsen và các đồng nghiệp đã tập trung vào các dấu chân, không phải xương.
D. The prints in question were made in eastern North America, a part of the world then full of rift valleys similar to those in East Africa today. Like the modem African rift valleys, the Triassic /Jurassic American ones contained lakes, and these lakes grew and shrank at regular intervals because of climatic changes caused by periodic shifts in the earth’s orbit. (A similar phenomenon is responsible for modem ice ages.) That regularity, combined with reversals in the earth’s magnetic field, which are detectable in the tiny fields of certain magnetic minerals, means that rocks from this place and period can be dated to within a few thousand years. As a bonus, squish lake-edge sediments are just the things for recording the tracks of passing animals. By dividing the labour between themselves, the ten authors of the paper were able to study such tracks at 80 sites.
Các dấu chân được đề cập đã được tạo ra ở miền đông Bắc Mỹ, một phần của thế giới lúc đó đầy những thung lũng tách giãn tương tự như những thung lũng ở Đông Phi ngày nay. Giống như các thung lũng tách giãn châu Phi hiện đại, các thung lũng kỷ Tam Điệp / Jura của Mỹ chứa các hồ, và những hồ này lớn lên và thu hẹp lại theo chu kỳ đều đặn do những thay đổi khí hậu gây ra bởi sự thay đổi định kỳ trong quỹ đạo trái đất. (Một hiện tượng tương tự chịu trách nhiệm cho các kỷ băng hà hiện đại.) Sự đều đặn đó, kết hợp với sự đảo ngược trong từ trường trái đất, có thể phát hiện được trong các trường nhỏ của một số khoáng chất từ tính nhất định, có nghĩa là đá từ nơi này và thời kỳ này có thể được xác định niên đại trong vòng vài nghìn năm. Như một phần thưởng, trầm tích mềm ở mép hồ chính là thứ để ghi lại dấu vết của những con vật đi qua. Bằng cách phân chia công việc giữa họ, mười tác giả của bài báo đã có thể nghiên cứu các dấu vết như vậy tại 80 địa điểm.
E. The researchers looked at 18 so-called ichnotaxa. These are recognisable types of footprint that cannot be matched precisely with the species of animal that left them. But they can be matched with a general sort of animal, and thus act as an indicator of the fate of that group, even when there are no bones to tell the story. Five of the ichnotaxa disappear before the end of the Triassic, and four march confidently across the boundary into the Jurassic. Six, however, vanish at the boundary, or only just splutter across it; and three appear from nowhere, almost as soon as the Jurassic begins.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét 18 cái gọi là ichnotaxa (đơn vị phân loại dấu vết). Đây là những loại dấu chân có thể nhận biết được mà không thể khớp chính xác với loài động vật đã để lại chúng. Nhưng chúng có thể được khớp với một loại động vật chung, và do đó đóng vai trò là chỉ số về số phận của nhóm đó, ngay cả khi không có xương để kể câu chuyện. Năm trong số các ichnotaxa biến mất trước khi kết thúc kỷ Tam Điệp, và bốn loài tự tin bước qua ranh giới vào kỷ Jura. Tuy nhiên, sáu loài biến mất tại ranh giới, hoặc chỉ tồn tại yếu ớt qua nó; và ba loài xuất hiện từ hư không, gần như ngay khi kỷ Jura bắt đầu.
F. That boundary itself is suggestive. The first geological indication of the impact that killed the dinosaurs was an unusually high level of iridium in rocks at the end of the Cretaceous, when the beasts disappear from the fossil record. Iridium is normally rare at the earth’s surface, but it is more abundant in meteorites. When people began to believe the impact theory, they started looking for other Cretaceous-end anomalies. One that turned up was a surprising abundance of fern spores in rocks just above the boundary layer—a phenomenon known as a “fern spike”.
Bản thân ranh giới đó mang tính gợi ý. Chỉ số địa chất đầu tiên về vụ va chạm đã giết chết khủng long là mức iridium cao bất thường trong đá vào cuối kỷ Phấn trắng, khi những con thú biến mất khỏi hồ sơ hóa thạch. Iridium thường hiếm trên bề mặt trái đất, nhưng nó phong phú hơn trong các thiên thạch. Khi mọi người bắt đầu tin vào lý thuyết va chạm, họ bắt đầu tìm kiếm các dị thường cuối kỷ Phấn trắng khác. Một thứ xuất hiện là sự phong phú đáng ngạc nhiên của bào tử dương xỉ trong đá ngay phía trên lớp ranh giới—một hiện tượng được gọi là “fern spike” (sự tăng vọt của dương xỉ).
G. That matched the theory nicely. Many modem ferns are opportunists. They cannot compete against plants with leaves, but if a piece of land is cleared by, say, a volcanic eruption, they are often the first things to set up shop there. An asteroid strike would have scoured much of the earth of its vegetable cover, and provided a paradise for ferns. A fern spike in the rocks is thus a good indication that something terrible has happened.
Điều đó khớp với lý thuyết một cách độc đáo. Nhiều loài dương xỉ hiện đại là những kẻ cơ hội. Chúng không thể cạnh tranh với thực vật có lá, nhưng nếu một mảnh đất bị xóa sạch bởi, chẳng hạn, một vụ phun trào núi lửa, chúng thường là những thứ đầu tiên thiết lập cửa hàng ở đó. Một vụ va chạm tiểu hành tinh sẽ quét sạch phần lớn lớp phủ thực vật của trái đất, và cung cấp một thiên đường cho dương xỉ. Do đó, sự tăng vọt của dương xỉ trong đá là một dấu hiệu tốt cho thấy điều gì đó khủng khiếp đã xảy ra.
H. Both an iridium anomaly and a fern spike appear in rocks at the end of the Triassic, too. That accounts for the disappearing ichnotaxa: the creatures that made them did not survive the holocaust. The surprise is how rapidly the new ichnotaxa appear.
Cả dị thường iridium và sự tăng vọt dương xỉ cũng xuất hiện trong đá vào cuối kỷ Tam Điệp. Điều đó giải thích cho các ichnotaxa biến mất: những sinh vật tạo ra chúng đã không sống sót sau thảm họa hủy diệt. Điều đáng ngạc nhiên là các ichnotaxa mới xuất hiện nhanh như thế nào.
I. Dr Olsen and his colleagues suggest that the explanation for this rapid increase in size may be a phenomenon called ecological release. This is seen today when reptiles (which, in modem times, tend to be small creatures) reach islands where they face no competitors. The most spectacular example is on the Indonesian island of Komodo, where local lizards have grown so large that they are often referred to as dragons. The dinosaurs, in other words, could flourish only when the competition had been knocked out.
Tiến sĩ Olsen và các đồng nghiệp gợi ý rằng lời giải thích cho sự gia tăng kích thước nhanh chóng này có thể là một hiện tượng gọi là giải phóng sinh thái. Điều này được thấy ngày nay khi các loài bò sát (trong thời hiện đại, có xu hướng là những sinh vật nhỏ) đến các hòn đảo nơi chúng không phải đối mặt với đối thủ cạnh tranh nào. Ví dụ ngoạn mục nhất là trên đảo Komodo của Indonesia, nơi những con thằn lằn địa phương đã phát triển lớn đến mức chúng thường được gọi là rồng. Nói cách khác, khủng long chỉ có thể phát triển mạnh khi sự cạnh tranh đã bị loại bỏ.
J. That leaves the question of where the impact happened. No large hole in the earth’s crust seems to be 202m years old. It may, of course, have been overlooked. Old craters are eroded and buried, and not always easy to find. Alternatively, it may have vanished. Although continental crust is more or less permanent, the ocean floor is constantly recycled by the tectonic processes that bring about continental drift. There is no ocean floor left that is more than 200m years old, so a crater that formed in the ocean would have been swallowed up by now.
Điều đó để lại câu hỏi về nơi vụ va chạm đã xảy ra. Không có cái hố lớn nào trong vỏ trái đất dường như 202 triệu năm tuổi. Tất nhiên, nó có thể đã bị bỏ qua. Các miệng núi lửa cũ bị xói mòn và chôn vùi, và không phải lúc nào cũng dễ tìm thấy. Ngoài ra, nó có thể đã biến mất. Mặc dù vỏ lục địa ít nhiều là vĩnh viễn, đáy đại dương liên tục được tái chế bởi các quá trình kiến tạo mang lại sự trôi dạt lục địa. Không còn đáy đại dương nào hơn 200 triệu năm tuổi, vì vậy một miệng núi lửa hình thành trong đại dương sẽ bị nuốt chửng vào lúc này.
K. There is a third possibility, however. This is that the crater is known, but has been misdated. The Manicouagan “structure”, a crater in Quebec, is thought to be 214m years old. It is huge—some 100km across—and seems to be the largest of between three and five craters that formed within a few hours of each other as the lumps of a disintegrated comet hit the earth one by one.
Tuy nhiên, có một khả năng thứ ba. Đó là miệng núi lửa được biết đến, nhưng đã bị xác định sai niên đại. Cấu trúc Manicouagan, một miệng núi lửa ở Quebec, được cho là 214 triệu năm tuổi. Nó rất lớn—khoảng 100km chiều ngang—và dường như là lớn nhất trong số từ ba đến năm miệng núi lửa hình thành trong vòng vài giờ với nhau khi các cục của một sao chổi bị phân rã va vào trái đất từng cái một.