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白天有多长?古代贝壳解惑:七千万年前日长比现在短半小时

2020-04-10  思明居士

现代蛤类啤酒杯状的远亲记录了白垩纪晚期炎热时期的概况。

白天有多长?古代贝壳解惑:七千万年前日长比现在短半小时

阿联酋哈吉尔山的厚壳蛤科双壳类(越桔蛤属)化石。

华盛顿:一项针对白垩纪晚期软体动物化石的新研究显示,地球在恐龙时代末期一年自转372圈,与今天的365圈相比转的更快。根据发表在美国地球物理协会期刊《古海洋学与古气候学》的最新研究,这表明当时一天只有23.5小时。

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这种古代软体动物来自一种已灭绝的叫做“红蛤”的种群。红蛤种类繁多,生长迅速,每天都会多一道生长轮。新的研究用激光检验贝壳薄切片,这样计数出的生长轮比研究员人工用显微镜统计准确的多。

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生长轮使科学家们得以确定一年的天数并更准确地计算七千万年前一天的时长。新的测量结果补充了长达45亿年地月引力之舞中月球是如何形成的以及月球曾离地球有多近的模型。

新的研究还发现了软体动物为细胞光合共生生物提供庇护的佐证,这可能给现代规模的珊瑚礁生长提供了能量。

新研究中极高的分辨率与古代软体动物的高速生长率一起,揭示了这种动物如何生存以及它们生存时的水体状况,后者甚至可以精确到一天之内。

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“我们每天大约能有四个到五个数据点,而这在地质历史上几乎是从未有过的。我们基本上可以看到七千万年前的一天。”这项新研究的第一作者,布鲁塞尔自由大学的分析地球化学家尼尔斯·德·温特说,“这真是太神奇了。”

对过去的古老气候的重建通常是描述发生数万年尺度的长期变化的。像这样的研究可以一窥生物时间尺度的变化,并有可能弥合气候和天气模型之间的差距。

贝壳的化学分析表明,白垩纪晚期的海洋温度比以前认为的要温暖,夏天达到40摄氏度(104华氏度),冬天超过30摄氏度(86华氏度)。温特说,这种夏季高温可能接近软体动物的生理极限。

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英国开放大学的退休古生态学讲师彼得·斯凯尔顿,一位与新研究无关的厚壳蛤类专家,说到:“如此高保真的数据使作者能够得出两个特别有趣的推论,有助于加深我们对白垩纪天文年代学和厚壳蛤类古生态学的理解”

古代造礁者

这项新的研究分析了一个在热带浅海底生活了九年以上的个体,而这个地方在7000万年之后已经是阿曼山区干旱土地。

托雷斯桑切斯贝看起来像高挑的的品脱玻璃杯,杯盖的形状像熊爪糕点。这种古老的软体动物有两个壳,它们像不对称的蛤一样在绞合部中合拢,并在茂密的礁石中生长,就像现代的牡蛎。它们在全球范围内比现代海洋温暖数度的海洋中广泛繁衍。

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在白垩纪晚期,像桑切斯贝这样的厚壳蛤类统治了全球热带水域中造礁的生态位缝隙,填补了当今珊瑚所扮演的角色。它们在6600万年前杀死非禽类恐龙的那一事件中一同消失了。

“厚壳蛤类是非常特殊的双壳类动物,现今没有什么像它们一样生存的。” 温特说: “特别是在白垩纪晚期,全世界大多数造礁者都是这些双壳类。因此,它们确实扮演了当今珊瑚所具有的生态系统建设角色。

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在这项新研究的分析中,横切面上可以通过一种名叫Torreites sanchezi的古老双壳软体动物的标本,看到每日生长层和季节性生长层。红色方框突出显示了部分保存完好的外壳。插入图显示了每日生长层的微观图像,这意味着它们可能与14/28天的潮汐周期有关。

新方法将激光聚焦在小块贝壳上,制造出直径10微米或大约和红细胞一样宽的孔洞。在微小样本中的微量元素揭示出有关贝壳形成时的温度和化学成分的信息。这项分析提供了对每日生长年轮宽度和数量以及季节模式的精确测量。研究人员用化石外壳的季节变化来确定年份。

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这项新的研究发现,在一天内贝壳的成分变化比季节变化或海洋潮汐的周期变化更大。日生长层的精密分辨率显示贝壳白天比晚上生长快得多。

“这种双壳类动物对每日循环有很强的依赖性,这表明它有光合子。”德温特说,“日夜节奏都被记录在这种贝壳里。”

根据作者所说,这一结果表明了这种生活方式对日光的重要性可能会超出人们的预期,主要指通过过滤水中的食物来获取食物的古代软体动物,例如现在的蛤蜊和牡蛎。德温特说,这些软体动物可能与一种以阳光为食的共生物种有关,类似于生活在地球上的体内有共生藻类的巨型蛤蜊。

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“到目前为止,所有发表的关于光共生在这种双壳动物身上的论点基本上都是推测性的,仅仅是基于暗示的形态特征,并且在某些情况下明显是错误的。这篇论文是第一次为这一假说提供了令人信服的证据。”斯凯尔顿说,“但他注意到,新研究的结论仅针对Torreite这一物种,不能推广至其他双壳动物。

月球大撤退

经过德温特对于每日层数的仔细计算后发现每年间歇有372个。这并不是一个令人惊讶的事,因为科学家们知道在过去白昼是更短的。然而这个结果是对于晚白垩世现在可获得的最精准的结果,而且它对于日月系演变的建模有一个意外的应用。在地球的历史上,一年的长度是恒定的,因为地球绕太阳而行是不变的。

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但是随着时间的推移,一年内的天数是减少的,因为白昼在变长。因为由于月球的重力导致的来自于海潮的摩擦力减慢了地球的自转,所以白昼的长度在稳定的变长。潮汐的推力加速了一点月球在自己轨道上运行的速度,只要地球旋转的慢了,月球就离开的越远。月球在以每年3.82公分(1.5英寸)的速度远离地球。

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自从阿波罗计划在月球表面留下了有用的反光体之后,对于月球到地球的距离经过精准的激光测量证明这个距离正在增加。但是科学家们推断月球在它的历史中不可能一直在以这个速度撤退,因为按时线性的回推进度可以让月球在14亿年前就进入地球里。科学家们从其他的证据中知道已经和我们同在很久了,最可能的聚合是在45亿年前地球历史上的大量碰撞之中。因此,月球撤退的速度随着时间改变了,而过去的信息中像一个古老的蛤一生中的一年这样的信息帮助研究者们重建了那段历史以及月球形成的模型。因为在月球的历史中,7000万年只是一眨眼的事情,德温特以及他的伙伴们希望对于古老的化石能够应用他们的新方法来捕捉更久远的日子的印象。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3._Vvessel,莓夜薄,没啥事儿,六分仪-agu

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