恐龍：化石證據如何解釋它們的演化和滅絕

三條獨立的科學證據線解釋了恐龍的故事：精確測年的岩石層顯示恐龍何時首次出現，化石保存了它們的骨骼和行為，以及白堊紀末期岩石中的同位素特徵確定了什麼殺死了它們。在過去十年中，研究人員使用從鈾-鉛測年到同位素地球化學的各種方法改進了這三者。

起源：重寫三疊紀時間表

麻省理工學院（MIT）研究人員對來自Chinle地層的火山鋯石晶體進行了測年，該岩石序列跨越亞利桑那州、新墨西哥州、猶他州和科羅拉多州，發現恐龍大約在2.23億年前出現在北美。該方法依靠測量鋯石晶體中鈾和鉛同位素的比率，鉛在礦物形成時開始以已知速率積累，使科學家能夠精確測定周圍岩石的年齡。

該發現使早期關於恐龍約在2.30億年前僅在南美洲出現然後傳播到其他地方的觀點變得複雜化。參與MIT研究的地質學家Jahan Ramezani表示，這兩個大陸在此期間顯示出非常不同的進化模式。

相比之下，研究人員在南美洲發現恐龍早期和後期進化階段之間的重疊很少。該團隊還發現在已知最古老的含恐龍岩石正下方的化石記錄中存在1600萬年的間隙，這意味著如果該時期的證據從未保存或尚未被發現，恐龍可能起源於比現有化石顯示的更早時期。

化石如何保存恐龍證據

倫敦自然歷史博物館解釋說，大多數恐龍化石通過一個稱為石化的過程形成。在湖或河附近死亡的動物可以迅速被埋在泥土、沙子或淤泥中；由此產生的缺氧會減緩分解速度，足夠長的時間使地下水在骨頭內沉積礦物，逐漸將其變成石頭。博物館指出這個過程可能需要數百萬年，通常需要迅速埋藏，這是發現稀少的原因之一。

• 身體化石：保存的骨頭、牙齒和爪子，通常內部有礦物晶體留下的海綿狀或蜂窩狀紋理。
• 痕跡化石：足跡、皮膚或羽毛印記，以及糞便化石（化石排泄物）記錄行為而不是身體部分。
• 模具和鑄造化石：當地下水溶解埋藏的骨頭時留下的空洞，隨後被沉積物或礦物填充形成原始形狀的鑄體。

結束恐龍時代的小行星

白堊紀在6600萬年前突然結束，當時一顆小行星撞擊現今墨西哥的猶加敦半島，留下Chicxulub隕石坑。由科隆大學的Mario Fischer-Gödde領導的2024年研究，由自然歷史博物館和Sci.News報導，測量了來自西班牙、意大利和丹麥等地點的白堊紀-古新世邊界岩石中的釕同位素。同位素特徵與碳質球粒隕石而非太陽系內部典型的矽質小行星相符，表明撞擊者起源於木星軌道外。

研究人員將邊界樣本與來自五個其他較小撞擊結構（年代在3600萬年至4.70億年之間）的物質進行了比較，以及與古老撞擊球粒層和兩顆碳質隕石進行了比較，以確認該匹配是否特定於Chicxulub事件。根據Sci.News，該研究的合著者、科隆大學教授Carsten Münker表示，該發現使Chicxulub撞擊在已知的地球小行星撞擊中成為「地質時間上的罕見和獨特事件」。

《國家地理》報導稱小行星以大約45,000英里/小時的速度撞擊，將大量灰塵、碎片和硫磺拋入大氣層，引發全球嚴重氣候混亂。同一篇文章指出地球上約76%的物種滅絕，包括每一隻非鳥類恐龍，而鳥類——被科學家分類為鳥類恐龍——倖存下來。Sci.News引用了一個接近但略有不同的數字，將撞擊及其後果殺死了地球上75%的生命歸因於科隆大學研究人員的發現。

火山活動也是因素嗎？

《國家地理》指出，位於現今印度Deccan Traps的大規模火山噴發可能在撞擊時左右加重了環境危機。該媒體還指出，Chicxulub事件仍然是地球五大大規模滅絕事件中唯一明確與小行星撞擊相關的事件，因為其他四次主要與火山活動和長期氣候變化而不是單次撞擊相關。