恐龍集體死亡檔案—追緝7000萬年前的殺手






這是個棘手的懸案,因為從大型墓塚出土的骸骨已有7000萬年的歷史。不過仍有一些重要的線索,透露出殺手的身份。
撰文╱羅傑斯(Raymond R. Rogers)、克勞瑟(David W. Krause)
翻譯/王心瑩


















大型的肉食恐龍「瑪宗格厚頭龍」(Majungatholus atopus,上圖)在7000萬年前英年早逝,葬身於今日馬達加斯加的西北部。



一具骸骨以左身側躺,頭和頸子往後彎向骨盆。這是很常見的死亡姿勢。牠雙臂和雙腿的位置仍舊符合正確的身體結構,但仔細觀察會發現,雖然大部份骨頭都找得到,不過指骨和趾骨都已散亂;頭骨也有點兒支離破碎,但每個碎片還算一片接一片排在一起;怪的是,尾部末端整個不見了。附近還有很多骸骨,每一具的保存和散置狀態明顯不同,有些大致完整,有些則只剩一個頭骨、肩胛骨或單獨一根臂骨。這些倒楣的生物究竟是死在這裡,或者死後才整批移到這裡來?牠們是同時喪命,或是在在好一段時間內分批上西天?又究竟是誰殺了牠們呢?


我們研究小組的成員是來自馬達加斯加和美國的古生物學者和地質學者,2005年夏天,在馬達加斯加西北部的古代沉積層發現這個大型墳場時,大夥兒便迫不及待提出上述問題。說到馬達加斯加,由於島上的土壤呈現威尼斯紅的色澤,因此有個渾名叫做「大紅島」。我們一邊尋找答案,一邊發現了許多好玩的線索,研究的過程和最後得到的結果同樣有趣。


著手研究之前,我們先將此地命名為MAD05-42,標明發現的年份以及此地為本區第42號出土處。其次則要辨認出死亡生物的種類,根據我們在附近地區累積的經驗,很快便看出大多數遺骸是各種不同的恐龍。


這樣的恐龍墳場在馬達加斯加西北部並非獨一無二,過去十多年來,我們一直在偏僻的貝立佛查村(Berivotra)附近的半乾旱草原進行地質調查,不斷發現相同的埋葬模式。我們在這裡找到大量的遺骸,疊了一層又一層,出土的殘骸有大型動物也有小型動物,有的年輕、有的年老,全部一起埋葬在這些壯觀的骨層內。我們一方面想知道到底是誰殺了MAD05-42這些動物,一方面又忍不住好奇,為何會在此地找到這麼多骨層?而且保存得如此完好?














上圖為「瑪宗格厚頭龍」用來撕裂肌肉的下顎骨和鋸齒狀牙齒。



揭開懸案的面紗


遲至今日,到了命案發生過後數千萬年,我們才拿著現代工具前來驗屍。為了細細爬梳骸骨和岩層內隱含的線索,我們必須藉助地質定年技術和埋藏學;所謂的埋藏學,探討的是生物遺體從死前到死後發生的變化。


為採掘場命名後,我們把骨骸從埋藏的岩層中挖出來,一開始先用鏟子和岩鎚,把覆蓋在上面的沉積物移除掉,接著用牙籤和細刷子讓骨頭露出來;骨頭表面非常脆弱,處理時必須小心翼翼。等到整副骨骸露出地表,我們便對發現的地點進行精確繪圖和拍照,將各種重要的空間關係記錄下來。接下來則讓這些易碎的骨頭浸泡固定膠,再用粗麻布和石膏穩當地包起來,提供完善的保護。等石膏硬化之後,我們為每塊骨頭登記編冊,然後打包妥當,經過長途跋涉運往位於美國的實驗室,到那兒再將殘餘的沉積物小心移除乾淨。仔細研究這些骨頭,特別要注意殘留在表面的任何痕跡,那也許會透露出殺手的身份。


我們判定,這些遺骸保存在一種特殊的沉積岩體內,稱為「梅法拉諾層」(Maevarano Formation),位於白堊紀∕第三紀交界的岩層下方約數十公尺處;「白堊紀∕第三紀交界」是6500萬年前,當時所有的恐龍(鳥類除外)和許多生物都遭遇了全球大滅絕


























乾旱是殺死恐龍的兇手。大型恐龍會吃掠食龍的肉,也會吃自己同類



我們發現的這個「萬龍塚」深埋於大滅絕地層下方44.5公尺處,正位於梅法拉諾層頂下方14.5公尺;由梅法拉諾層下方的火山熔岩層取樣,偵測其中所含礦物的放射性衰變情形,得知大約有8800萬年的歷史。其次,此層上方和其他地層交界處則有海洋沉積物,應是沿著馬達加斯加島的西部海岸依循潮水漲落堆積而成,其中含有貝殼和單細胞微生物的微小骨骼;至於堆積時間,由其他地點推知約為白堊紀晚期,但還未接近末期。綜合與時間有關的線索可知,死亡事發時間約於7000萬年前;也就是說,無論究竟是誰殺了MAD05-42的恐龍,都與發生在數百萬年後的全球生物大滅絕無關。


埋藏學使我們的調查大有進展。這門學問研究的是骨頭的變化(骨頭有沒有經過燃燒、折斷或啃咬?)、殘骸所受的外力(身體各部位受到食腐動物或掠食者的肢解和選擇性移動),還有埋葬以來發生的事(屍體以何種方式掩埋,以及埋葬後發生過哪些事),而研究化石的形成過程(著重於骨頭石化的過程)同樣也屬於這門學科的範疇。


重建犯罪現場


以埋藏學的角度來研究MAD05-42挖出的遺骸,可以看出這些動物的死亡過程歷經很長一段時間,也許幾週或幾個月之久,主要是因為這些動物死後的遭遇各不相同。舉例來說,有些骨骸大致完整,有些則遭到肢解且散落開來,這兩種情形應該不是同時發生。此外,有些骨頭的保存狀況極佳,但有些則可看出受過進一步的風吹日曬,表面嚴重蝕損。在某個古代骨層裡,如果各種動物的死亡時間不一致,我們會稱這是「時間平均」的地方,並運用埋藏學方面的線索,估算第一隻到最後一隻動物死亡所橫跨的時間範圍。雖然無法求出這個特定的「萬龍塚」前後跨越的精確時間,但我們能夠確定的是,這些動物並非在同一時間葬身於此。


研究馬達加斯加陸塊的地質歷史,也可為「誰殺了這些恐龍」提供重要的線索。中生代開始時(2億5000萬年前),馬達加斯加位於剛瓦那大陸的中心(剛瓦那大陸又位於盤古大陸這個超級陸塊的南半邊),夾在非洲和印度之間,南極大陸則在其南端附近。過沒多久,地殼活動使得陸地板塊進行大規模的重新排列,到了侏羅紀晚期(1億6000萬年前),馬達加斯加已經漂離非洲,逐漸向南移動,且印度追隨其後。再到白堊紀晚期(8800萬年前),馬達加斯加重新回到非洲板塊,不過距離主大陸約400公里遠,至於印度次大陸和南極大陸則繼續漂得更遠,留下這個世界第四大島獨自待在印度洋上。


馬達加斯加重回非洲板塊後,又再往北移到目前的位置,進入南半球的熱帶地區。不過,我們調查的這些恐龍約在7000萬年前死亡,當時馬達加斯加北部只向北移動到南緯30度附近,距離南回歸線還很遠(現在南回歸線則通過馬達加斯加南部),大可推斷當時主要受到亞熱帶天氣形態的影響。今日的沙漠與半沙漠主要位於赤道南北緯介於15~35度間的狹長地帶,這些乾燥的帶狀區域反映出大尺度的大氣循環模式,稱為哈特萊環流圈(Hadley cell),空氣在赤道附近失去水氣後,受到哈特萊環流圈的驅使,大量又乾又熱的空氣沉降到地面,這種下沉空氣環流所造成的高壓區域多半極少降雨,不過一旦降雨就是暴雨。


梅法拉諾層的岩石便提供了明確的證據,指出白堊紀晚期屬於半乾旱與季節性的氣候形態。最顯著的例子是紅色的氧化古土壤,其中含有保存得非常漂亮、垂直生長的植物根部鑄型;如今,適應乾燥環境的植物多半也有這種垂直生長的根部,以便深入地下吸取濕氣與養份。不只如此,梅法拉諾層有許多根部遺跡具有碳酸鈣硬殼,不然就散佈著碳酸鈣的不規則團塊,這些稱為碳酸鹽結核。在現代環境裡,富含碳酸鈣的氧化土壤通常出現在半乾旱到乾旱地區,因為這些地方的蒸發與蒸散作用非常旺盛,使礦物質出現特定的沉澱模式。


在這個古代地層裡,還有一些沉積物是在多沙的淺水河流沉積下來的,同樣為過去的亞熱帶歷史提供了明顯的證據,明確指出河流的水位變動得很劇烈,可能是由於季節影響所致。當河水流動時,水流帶動波紋與沙土往下游流去,以傾斜方式堆積成一層層,地質學者稱之為交錯層理。


【意猶未盡嗎?欲閱讀完整全文,請參閱科學人2007年3月號〈恐龍集體死亡檔案—追緝7000萬年前的殺手〉】
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