恐龙时代的南极雨林

距南极9000万年前的南极仅560英里的南极西部温带热带雨林曾经盛行。

艺术家印象中的温带森林在潮湿的地形和河流中显示出茂密的植被。

艺术家关于什么的雨林概念’现在是西南极洲。图片来自James McKay / 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

科学家已经发现了大约9000万年前在南极兴起的沼泽温带雨林的残留物。他们感到惊讶的是,在2017年2月从沙特阿拉伯海床回收的沉积物核心样本中发现了该森林的化石残余。 阿蒙森海 在南极洲西海岸附近。该样品包含古老的森林土壤以及大量的化石植物花粉和孢子。 CT扫描显示植物化石根的密集网络。这个发现的惊人之处在于它的位置。 9000万年前,这个南极西部森林距离当​​时的南极仅560英里(900公里)。然而,其气候出奇地温和。

科学家认为这些温和的条件–年平均温度约为华氏54度(12摄氏度)–之所以可能,是因为南极没有明显的冰盖。看来二氧化碳浓度比以前认为的要高得多。其 发现 于2020年4月1日发行 同行评审 日志 性质.

在南极明显偏心的地方绘制南极洲,并在其附近放置一个红色的X。

自从大陆形成以来,它们就在较长的时间范围内相互漂移。这张地图显示了其中的一部分是在9000万年前在南半球的位置。白色加号显示南极的位置,红色X显示核心样品的位置。图片通过 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

化石核心样品 白垩纪 森林土壤收集在附近 松岛冰川 在南极洲西部使用 便携式海底钻机,由研究船操作 RV Polarstern. 约翰·克拉格斯(Johann Klages)阿尔弗雷德·韦格纳研究所(阿尔弗雷德·韦格纳研究所)的地质学家,论文的主要作者, 声明:

在最初的船上评估中,沉积物层的异常着色很快引起了我们的注意;它明显不同于上面的层。此外,最初的分析表明,在海床以下27至30米(89至98英尺)的深度,我们发现了最初形成于陆地而不是海洋的一层。

在一个红灯控制的小房间里,一个男人和一个女人在带有多个监视器的控制台前。

在RV Polarstern的操作中心,两名飞行员操作便携式海底钻机。图片来自T.Ronge / 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

随后,科学家对样品进行了处理,使另一个惊喜 X射线CT扫描。在CT图像中可以看到根的密集网络,因此可以清晰地保留原始的细胞结构。在森林土壤层的细粒粘土和粉砂中,研究人员从植物中发现了花粉和孢子的化石,其中包括一些在如此高的南纬地区发现的第一批开花植物中的花粉和孢子。

泥沙CT扫描–南极雨林诺桑比亚大学Vimeo.

乌尔里希·萨尔兹曼诺桑比亚大学的评论:

大量的植物残骸表明,在93至8300万年前的西南极海岸是一片沼泽地,生长着温带雨林-类似于在新西兰南岛仍然可以找到的森林。

在距南极9000万年前(距南极560英里(900公里))约560英里(900公里)的南纬82度的地方,温带的雨林怎么会存在呢?在极地之夜的四个月里,每年的森林都会一片漆黑。

在过去的1.4亿年中,地球上最温暖的气候发生在115到8000万年前。从以前的研究中,科学家已经知道,热带海面温度可能高达华氏95度(摄氏35度),海平面比今天高560英尺(170米)。这个新的沉积物核心是更好地了解白垩纪中期南极地区气候的第一个机会。分析有几个步骤。克拉格斯说:

为了更好地了解白垩纪最温暖阶段的气候,我们首先评估了植物现代后代生活的气候条件。

然后,科学家分析了土壤样本– looking for 生物地球化学温度和降水指标 –以便更好地了解古代南极热带雨林中的降雨量以及空气和水的温度。

8位有意图的科学家在有舷窗的房间里的设备桌上处理样品。

科学家在研究船RV Polarstern上的实验室中处理沉积物岩心样品。图片通过 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

综合起来,这些分析提供了对这个9000万年前的沼泽雨林曾经繁华的温带气候的初步了解。那里有适度的降雨(科学家们认为这与威尔士相当,大约在 41英寸 [104厘米]。年平均气温为华氏54度(12摄氏度)。夏季,平均温度为华氏66度(19摄氏度),河流和沼泽中的水温达到华氏68度(20摄氏度)。

根据科学家们运行的气候模型,如果南极洲上的植被茂密,几乎没有冰盖,或者二氧化碳含量比以前想象的要高,这些条件就可能存在。 杰里特·洛曼(Gerrit Lohmann)阿尔弗雷德·韦格纳研究所的气候建模师,评论道:

在我们的研究之前,一般的假设是白垩纪的全球二氧化碳浓度约为1000 ppm。但是在我们基于模型的实验中,浓度水平为1120至1680 ppm,才能达到当时南极的平均温度。

两位科学家正在研究具有长圆柱形状的沉积物岩心样品。

科学家们 蒂娜·范·德·弗利特 约翰·克拉格斯(Johann Klages)检查了南极西部海域阿蒙森海的核心样本。图片来自T.Ronge / 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

这些发现说明了二氧化碳对地球产生的强大影响,以及极地冰盖在冷却行星过程中的重要性。 托斯滕·比克特不来梅大学的地球科学家说:

我们现在知道白垩纪很容易连续四个月没有阳光。但是由于二氧化碳浓度很高,南极周围的气候还是温带的,没有冰块。

但是仍然存在一个关键问题。随后地球如何降温,使冰原恢复原状? Lohmann表示,他们的气候模拟无法回答这个问题;了解这种降温是如何发生的将成为气候学家研究的重要领域。

在研究船RV Polarstern的船尾收起了红色的横梁和滑轮。

研究船RV Polarstern上的便携式海底钻机。图片通过 阿尔弗雷德·韦格纳研究所.

底线:分析从南极洲沉积岩样中发现的9000万年前的热带雨林的化石遗骸’阿蒙森海(Amundsen Sea)表明气候异常温和。气候模型表明这是可能的,因为南极几乎没有冰盖,并且大气中二氧化碳的浓度非常高。

通过阿尔弗雷德·韦格纳研究所

资料来源:白垩纪温暖期南极附近的温带雨林

夏琳·冈萨加(Shireen Gonzaga)