「恐龙」隔着七千万年,也能把恐龙的体温测出来!( 二 )


穿越时光的"温度计"
其实 , 恐龙的体温是可以测量的 。
科学家依靠的并不是月光宝盒、时间机器什么的 , 而是δ47碳氧同位素团簇温度计 。
你一定想问:"还有这种可以穿越时光的温度计?!"
其实这不是一种实体温度计 , 而是一种地球化学研究方法 。 δ47碳氧同位素团簇温度计是近些年来新兴的恢复古温度的地球化学手段 , 在古环境变化方面已经应用非常广泛了 。 应用到古生物学当中的并不多 , 而用到恐龙化石当中更是稀少 。
介绍这种方法 , 我们就要从这种方法的前身 , 氧18同位素温度计开始说起 。
说起同位素 , 大多数人一定会和"放射性"这个听起来不太安全的名词挂钩 。 实际上 , 同位素是指具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素 。 同位素分为稳定同位素和放射性同位素 。 任何元素及其同位素都有固定的半衰期 , 放射性同位素是指那些半衰期较短(
氧18同位素 , 是一种稳定同位素 , 由8个质子和10个中子构成 。 它们的数量相对我们熟悉的氧16要少很多 , 丰度为大约0.21% 。 氧18像氧16一样稳定 , 在大多数情况下 , 它们除了稍微重一点 , 并没有什么异常 , 正常地存在水和空气中 。
「恐龙」隔着七千万年,也能把恐龙的体温测出来!
本文插图
某元素的同位素在物理、化学、生物等反应过程中 , 会以不同比例分配于不同物质之中 , 我们将这种现象称为同位素分馏 。 我们用氧同位素举个例子 , 水分子中含有氧元素 , 在水蒸发的时候 , 更多的含有更轻的氧同位素的水分子进入水蒸气中 , 就像瘦子和胖子赛跑 , 瘦子跑的更快 。
而不同温度条件下 , 轻的和重的同位素"跑"的速度又不相同 。 基于这种原理 , 如果我们知道了某个环境下轻的同位素和重的同位素分布的差异 , 也就是分馏的结果 , 就可以反推出这个环境的温度情况了 。 基于这种巧妙的办法 , 古环境学家们复原了地质历史时期的温度变化 , 我们现在能够热议的全球变暖 , 某种意义上也要归功于古环境学家们成功恢复了古代的环境温度 。
威力加强版温度计 测到恐龙牙齿温度
看到隔壁古环境学家们取得如此成就 , 古生物学家们肯定不甘示弱 。 这种可以测古代温度的温度计 , 为什么不拿来测一测古生物化石呢?而后 , 古生物学家们也开始使用氧18同位素温度计对化石进行测温 , 但经过几轮研究发现……
好像不是很好用啊!
这里最大的问题不是测不出来 , 而是不知道测出来的到底是什么的温度 。
动物体内氧元素的来源就是呼吸作用和饮用水 。 但不同温度、不同地区 , 不同高度的氧同位素组成本身就有差异 。 动物喝的水里面氧同位素比例也有区别 。 还要考虑相当多的植食性动物摄入水分来自进食的植物 , 植物本身又对氧同位素有自己的分馏作用 。
「恐龙」隔着七千万年,也能把恐龙的体温测出来!
本文插图
△Figure 4作为陆地生物 , 恐龙身体里的氧18同位素来源过于复杂并具有很强的环境依赖性 。 海拔、植被、距离海洋远近等因素都能影响氧18同位素的含量 。 (图片来源:时代周刊 , http://content.time.com/time/health/article/0,8599,2113743,00.html)
所以 , 虽然有一些基于氧同位素温度计还原古生物体温的研究 , 甚至恐龙当中也有涉及 , 但由于上述不确定性 , 一直不能算直接证据 。 虽然有些结果 , 但未被广泛承认 。
幸运的是 , δ47碳氧同位素团簇温度计技术的发展 , 让古生物学家看到的新的曙光 。 简单来说 , 这种温度计是传统氧18温度计的"威力加强版" 。 δ47碳氧同位素团簇温度计是基于碳的重同位素碳13和氧的重同位素氧18之间结合的程度 , 来推断碳氧化学键生成的时候化学反应周遭的温度 。 也就是说 , 可以准确测算矿物形成时 , 四周"小区域"的温度 , 而很少受到大环境影响 。


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