化石壳显示7000万年前的地球日比现在短了半小时

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根据一项对白垩纪晚期软体动物壳化石的最新研究,地球在恐龙时代末期的自转速度比现在要快,每年自转372次,而现在是365次。根据AGU的《古海洋学和古气候学》杂志上的一项新研究,这意味着一天只持续了23个半小时。

这种古老的软体动物,来自一种已灭绝的、极其多样化的物种——粗生蛤,生长迅速,每天都有生长年轮。这项新研究使用激光对贝壳的微小切片进行取样,并比人类研究人员使用显微镜更精确地计算年轮。

这些年轮让研究人员得以确定7000万年前一年的天数,并更准确地计算出一天的长度。新的测量方法为月球如何形成提供了模型,以及在45亿年的地球-月球引力舞蹈过程中,月球与地球的距离有多近。

这项新的研究还发现了确凿的证据,表明这些软体动物拥有光合共生体,这种共生体可能为现代珊瑚规模的造礁提供了动力。

这项新研究中获得的高分辨率,再加上古代双壳类动物的快速生长速度,揭示了这种动物如何生活以及它生长的水环境的前所未有的细节,甚至可以精确到一天的一小部分。

“我们每天大约有4到5个数据点,这是你在地质历史中几乎从未得到的东西。我们基本上可以看到七千万年前的一天。布鲁塞尔自由大学的分析地球化学家、这项新研究的主要作者尼尔斯·德温特(Niels de Winter)说。

对远古气候的重建通常描述的是发生在数万年尺度上的长期变化。像这样的研究让我们看到了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。

对贝壳的化学分析表明,晚白垩纪的海洋温度比之前预想的要高,夏天达到40摄氏度(104华氏度),冬天超过30摄氏度(86华氏度)。德温特说,夏季的高温很可能接近软体动物的生理极限。

“高保真的省际层面允许作者画两个特别有趣的推论,有助于提高我们理解和白垩纪astrochronology rudist古生物学,”彼得·斯凯尔顿说退休讲师开放大学的古生物学和rudist专家与这项新研究。

古代reef-builders

这项新的研究分析了在热带地区的浅海床上生活了9年多的单个个体——这个位置在7000万年后变成了阿曼山区的陆地。

桑切兹Torreites sanchezi软体动物看起来像高大的品脱玻璃杯,杯盖形状像熊爪糕点。古代的软体动物有两个壳,或者叫壳瓣,像不对称的蛤蜊那样合拢在一起,又像现代的牡蛎那样生长在密集的暗礁中。它们在比现代海洋高几度的海水中繁衍生息。

在白垩纪晚期,像T. sanchezi这样的珊瑚科动物主宰了全球热带水域的造礁生态位,填补了今天珊瑚所扮演的角色。它们的消失与6600万年前非鸟类恐龙的灭绝是同一事件。

“Rudists是非常特殊的双壳类动物。在今天的生活中,它是独一无二的。”“特别是在白垩纪晚期,全世界大多数的造礁者都是这些双壳类动物。所以它们真正承担了珊瑚现在所承担的生态系统建设的角色。”

这种新方法将激光聚焦在外壳的小碎片上,使小孔直径达到10微米,大约相当于一个红细胞的宽度。这些微小样本中的微量元素揭示了贝壳形成时水的温度和化学成分的信息。该分析提供了每日生长年轮的宽度和数量以及季节模式的精确测量。研究人员利用贝壳化石的季节性变化来确定年份。

这项新的研究发现,贝壳的成分在一天中的变化比在季节或海洋潮汐周期中的变化更大。每天的层数的精细分辨率显示,贝壳在白天比在晚上长得快得多

“这种双壳类动物非常依赖这种每日循环,这表明它有光共生体,”德温特说。“你可以在贝壳中记录光的昼夜节奏。”

这一结果表明,日光对这些古代软体动物的生活方式更为重要,如果它们像现代的蛤蜊和牡蛎那样主要靠过滤水中的食物为生,那么它们的生活方式可能比我们想象的更为重要。德温特说,这些软体动物很可能与一种以阳光为食的居住共生物种有关系,类似于生活在其中的巨型蛤,它们有共生藻类。

到目前为止,所有发表的关于粗野癖者的光共生的论点基本上都是推测性的,仅仅基于暗示的形态特征,而且在某些情况下显然是错误的。这篇论文是第一个提供了令人信服的证据来支持这个假设的,”Skelton说,但也提醒说,新研究的结论只适用于Torreites,不能推广到其他的rudist。

月亮撤退

德温特仔细计算了每天的层数,发现每年有372层。这并不奇怪,因为科学家知道过去的日子更短。然而,这个结果是目前白垩纪晚期最精确的,并且在模拟地月系统演化方面有一个惊人的应用。

在地球的历史上,一年的长度是恒定的,因为地球围绕太阳的轨道没有改变。但是一年中的天数随着时间的推移而缩短,因为天数在变长。由于月球引力引起的海洋潮汐的摩擦减慢了地球的自转速度,一天的长度一直在稳步变长。

潮汐的引力使月球在轨道上的运行速度加快了一点,所以当地球自转减慢时,月球就会离地球更远。月球每年对地球的引力为3.82厘米(1.5英寸)。由于阿波罗计划在月球表面留下了有用的反射器,对月球与地球之间距离的精确激光测量已经证明了这种距离的增加。

但科学家们得出结论,月球不可能在它的历史中一直以这样的速度后退,因为预测它的线性倒退的过程会把月球放在14亿年前的地球内部。科学家从其他证据中得知,月球和我们在一起的时间要长得多,很可能是在45亿年前地球早期的一次大规模碰撞后合并的。因此,月球的后退速度随着时间的推移而改变,而来自过去的信息,比如古代蛤蜊一年的寿命,有助于研究人员重建月球形成的历史和模型。

因为在月球的历史上,7000万年只是一眨眼的时间,德温特和他的同事们希望把他们的新方法应用到更古老的化石上,捕捉到更久远的时间的快照。

Torreites Sanchezi Rudist Shell的亚日尺度化学变化:对Rudist古生物学和白垩纪昼夜循环的影响

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