Bài 057

The Dinosaurs Footprints and Extinction

Dấu chân khủng long và sự tuyệt chủng

EVERYBODY knows that the dinosaurs were killed by an asteroid.

MỌI NGƯỜI đều biết rằng những con khủng long đã bị giết bởi một tiểu hành tinh.

Something big hit the earth 65 million years ago and, when the dust had fallen, so had the great reptiles.

Một thứ gì đó lớn đã tấn công trái đất cách đây 65 triệu năm và khi bụi rơi xuống, những loài bò sát lớn cũng giảm đi.

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.

Do đó, có một sự đối xứng thú vị dù thoạt có vẻ nghịch lý trong ý tưởng rằng một tác động tương tự đã dẫn đến sự gia tăng của loài khủng long. Đó là luận điểm được đưa ra bởi Paul Olsen, Đại học Columbia, và các đồng nghiệp của anh ấy trên tạp chí Science tuần này.

Dinosaurs first appeared 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 reptiles. 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 mẫu hóa thạch cách đây 230 triệu năm, trong kỷ Tam Điệp. Nhưng chúng hầu hết đều nhỏ, và chúng chung sống trên trái đất với rất nhiều loài bò sát khác. Trong kỷ Jura tiếp theo, bắt đầu cách đây 202 triệu năm, chúng có mặt khắp hành tinh và biến thành những con quái vật được mô tả trong cuốn sách và bộ phim “Công viên kỷ Jura”. (Tuy nhiên, trên thực tế, những con khủng long xuất hiện trên màn ảnh là từ kỷ Phấn trắng gần đây hơn.) Tiến sĩ Olsen và các đồng nghiệp của ông không phải là người đầu tiên cho rằng khủng long kế thừa trái đất sau một cuộc va chạm của các tiểu hành tinh. Nhưng họ là những người đầu tiên cho thấy rằng việc tiếp quản đã thực sự xảy ra trong một cái nháy mắt trên thang thời gian địa chất.

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 nhiều đến mức đáng kinh ngạc. Và kích thước của các dấu chân cũng là một chứng cứ tốt về kích thước của các con thú không kém bản thân các bộ xương. Do đó, Tiến sĩ Olsen và các đồng nghiệp của ông tập trung vào các dấu chân chứ không phải xương.

The prints in question were made in eastern North America, a part of the world full of rift valleys to those in East Africa today. Like the modern 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 modern 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, squishy lake-edge sediments are just the things for recording the tracks of passing animals. By dividing the labor between themselves, the ten authors of the paper were able to study such tracks at 80 sites.

Các dấu chân nghi vấn có nguồn gốc ở phía đông Bắc Mỹ, một phần của thế giới đầy những thung lũng tách giãn đối với những người ở Đông Phi ngày nay. Giống như các thung lũng tách giãn ở châu Phi hiện đại, các thung lũng ở châu Mỹ thuộc kỷ Tam Điệp hay kỷ Jura cũng chứa các hồ, và các hồ này lớn lên và thu hẹp lại với tần suất đều đặn do những biến đổi khí hậu gây ra bởi các thay đổi định kì trong quỹ đạo của trái đất. (Một hiện tượng tương tự là nguyên nhân dẫn đến các kỷ băng hà hiện đại.) Tính đều đặn đó, kết hợp với sự đảo chiều trong từ trường của trái đất, có thể phát hiện được trong các trường cực nhỏ của một số khoáng chất từ tính, có nghĩa là đá từ địa điểm và thời kỳ này có thể đã tồn tại trong vòng vài nghìn năm. Thêm vào đó, các lớp trầm tích nhỏ ven hồ chỉ là những thứ để ghi lại dấu vết của những con vật đi qua. Bằng cách phân chia công việc, mười tác giả của bài báo đã có thể nghiên cứu các dấu vết như vậy tại 80 địa điểm.

The researchers looked at 18 so-called ichnotaxa. These are recognizable types of the 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 disappeared before the end of the Triassic, and four marched confidently across the boundary into the Jurassic. Six, however, vanished at the boundary, or only just spluttered across it; and they appeared from nowhere, almost as soon as the Jurassic began.

Các nhà nghiên cứu đã xem xét 18 cái gọi là ichnotaxa. Đây là những loại dễ nhận biết của dấu chân không thể xác định chính xác là do loài động vật nào đã để lại chúng. Nhưng chúng có thể được gán cho một loại động vật phổ biến, và do đó đóng vai trò như một chỉ báo về số phận của nhóm động vật đó, ngay cả khi không có xương. Năm trong số các ichnotaxa biến mất trước khi kết thúc kỷ Tam Điệp, và bốn con tồn tại đến kỷ Jura. Tuy nhiên, sáu con biến mất ở ranh giới 2 kỷ nguyên, hoặc chỉ tồn tại một thời gian và biến mất gần như cùng thời điểm kỉ Jura bắt đầu.

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-and 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 đã mang tính gợi ý. Dấu hiệu địa chất đầu tiên về tác động giết chết loài khủng long là hàm lượng iridi cao bất thường trong đá vào cuối kỷ Phấn trắng khi các loài quái vật biến mất trên hồ sơ hóa thạch. Iridi thường rất hiếm trên bề mặt trái đất, nhưng nó lại có nhiều hơn trong các thiên thạch. Khi mọi người bắt đầu tin vào lý thuyết tác động, họ bắt đầu tìm kiếm các dị thường khác của kỷ Phấn trắng. Một điều bật lên là sự phong phú đáng ngạc nhiên của các bào tử dương xỉ trong đá ngay trên lớp ranh giới - một hiện tượng được gọi là "cành dương xỉ".

That matched the theory nicely. Many modern 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 hoàn toàn ăn khớp với lý thuyết. Nhiều loài dương xỉ hiện đại là những kẻ cơ hội. Chúng không thể cạnh tranh với các loại thực vật có lá khác, nhưng nếu một mảnh đất được dọn sạch, giả dụ như bởi một vụ phun trào núi lửa, chúng thường là những kẻ đầu tiên sống ở đó. Một cuộc va chạm nhỏ với các tiểu hành tinh có thể đã quét sạch phần lớn lớp phủ thực vật của trái đất, cung cấp một thiên đường cho dương xỉ phát triển. Do đó, một cành dương xỉ trong đá là một dấu hiệu tốt cho thấy điều gì đó khủng khiếp đã xảy ra.

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 hiện tượng dị thường iridium và gai dương xỉ cũng xuất hiện trong đá ở cuối kỷ Trias. Điều đó giải thích cho sự biến mất của ichnotaxa: những sinh vật tạo ra chúng đã không thể sống sót sau trận tàn sát. Điều ngạc nhiên là sự nhanh chóng mà ichnotaxa mới xuất hiện.

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 modern 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 của ông cho rằng lời giải thích cho sự gia tăng nhanh chóng này có thể là một hiện tượng được gọi là giải phóng sinh thái. Điều này được thấy ở hiện đại khi các loài bò sát (những sinh vật có xu hướng nhỏ về kích thước trong thời hiện đại) đến những hòn đảo nơi chúng không có đối thủ cạnh tranh. Ví dụ hoàn hảo 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, loài khủng long chỉ có thể phát triển khi đối thủ bị loại.

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 the 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 đặt ra câu hỏi về nơi tác động đã xảy ra. Không có lỗ hổng lớn nào trên vỏ trái đất có vẻ đã tồn tại 202 triệu năm. 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 dàng tìm thấy. Ngoài ra, nó có thể đã biến mất. Mặc dù lớp vỏ lục địa tồn tại vĩnh viễn, nhưng đáy đại dương liên tục được tái tạo bởi các quá trình kiến tạo gây ra sự trôi dạt lục địa. Không còn đáy đại dương nào có tuổi đời hơn 200 triệu năm, vì vậy một miệng núi lửa hình thành trong lòng đại dương ở quá khứ ngày nay hẳn đã bị nuốt chửng.

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 trường hợp có miệng núi lửa đã được biết đến, nhưng đã bị xác định sai thời gian. "Cấu trúc" Manicouagan, một miệng núi lửa ở Quebec, được cho là đã tồn tài 214 triệu năm. Nó rất lớn - có chiều ngang khoảng 100km - và dường như là lớn nhất trong số từ ba đến năm miệng núi lửa hình thành cách nhau trong vòng vài giờ khi từng mảnh vỡ của một sao chổi tan rã lần lượt rơi xuống trái đất từng mảnh một.