金字塔是如何建成的?货币虫:我有话说!
海和陆地曾在一起,沙漠里的鱼化石,就是爱过的证据。海陆间的种种故事我们或许难以得知,但沧海桑田,总有见证者存在。今天的主角光滑货币虫就是一位见证者。光滑货币虫是一种已经灭绝的原生生物,它们曾经生活在中生代末期到新生代早期的特提斯洋温暖的浅海中。现在,它们留下的只剩那具盘成螺旋状的石灰质外壳了。
走进灭绝生物的世界似乎没那么简单。光滑货币虫隶属的有孔虫门还有许多现生种类,其中一些种类离我们并不遥远。我们或许可以通过货币虫的这些亲戚来了解它们。目前认为有孔虫共有约40000种,现生种约6000种。绝大多数有孔虫是生活在海洋中的单细胞动物,它们的身体大多十分渺小,有的如一粒沙子,有的只有几百微米。它们虽然渺小,但从赤道到两极、从潮间带到深海,海洋中的每一个角落几乎都有它们的身影。
拥有如此广阔分布范围的有孔虫想必不是等闲之辈。作为单细胞生物,它们演化出了不同的外壳来保护自己——有的拥有自己分泌的钙质坚硬外壳,有的则会分泌黏着物质,以黏着一些砂砾、云母或海绵骨针作为自己的外壳。按照生活方式,有孔虫可以分为浮游型和底栖型两类,大多数为底栖型。不论底栖还是浮游,有孔虫外壳上都布满了许多小孔,用来感受外界环境变化和进行物质交换。
外壳内,则包裹着它们的原生质。原生质可以通过壳壁上的孔向外伸展成为伪足,有孔虫的运动和摄食就是依靠这些伪足完成的。在伪足的帮助下,一些底栖型有孔虫每小时可完成数厘米的移动,这对个体微小的有孔虫来说已经很不容易了。有孔虫主要以浮游生物、碎屑和细菌为食,它们在海洋食物网中处在一个较低的位置,但功劳不容小觑——据估算,个体渺小但数量庞大的有孔虫们每年对全球海洋有20%左右的碳酸钙贡献。
在埃及,人们在金字塔、狮身人面像等著名古迹中发现了大量货币虫。建造金字塔的材料大部分是石灰石,少部分为花岗岩,每块巨石都至少有几吨重。这些古迹是如何被建造的?人们对此仍存在争论。目前认为,金字塔所需要的石灰石是从附近的石灰石矿采集,运输至金字塔处搭建成的。不过法国工程师约瑟夫·达维多维茨提出了新的观点,他认为建造金字塔的石灰石并非天然石,而是由人工浇筑的。
为验证达维多维茨的观点,考古物理学教授扬尼斯想到或许可以检测金字塔石灰石的成分来判断真伪,相关研究发表在2008年的《文化遗产杂志》上。扬尼斯教授检测了埃及吉萨建筑样品的矿物学特征及化学成分。结果显示,未检测到浇筑必须采用的聚合物材料,且石灰石中的货币虫化石完整性较好,货币虫化石的分布与它们在海底中的堆积情况一致。这证明,建造金字塔所用的石灰石应该是天然形成而非人工浇筑的。
见证苍海桑田记录金字塔等古迹的建造历史,只是以货币虫为代表的有孔虫们的贡献之一,它们能做的远不止这些。有孔虫演化速率快,且死后常能留下石灰质外壳,所以常被作为不同地质时期的指示生物。有孔虫也能被用来重建海水温度。这是如何做到的呢?其实大部分生活在海洋中的有孔虫都曾经受海洋环境的影响——在有孔虫生长过程中,它们吸收海水中的钙、镁等元素来构造它们的外壳。
通常来说,一定温度下,海水中的镁/钙比值是固定的。而实验证明,有孔虫外壳中的镁/钙比值会随着海水温度升高增加,这是因为镁离子置换碳酸钙中的钙离子是吸热过程——当温度升高,钙离子被镁离子置换得越多,外壳中的镁离子就越多。通过计算,我们可以得到不同镁/钙比值下海水的温度,再结合不同地层发现的有孔虫化石中镁、钙含量,我们就可以得出当时的海水温度。
除此之外,有孔虫们还“记载”了曾经发生过的气候变化。当有孔虫活着时,它们不断长大,并不断分泌新的碳酸钙壳体,这些壳体中就蕴含了记录气候变化的氧同位素和。这两种同位素的质量比大,当海水蒸发时,质量较小的更容易被蒸发,而质量较大的更容易留在海中。蒸发的水汽在寒冷的冰期被留在冰盖中,所以冰期时海水中/比值较大;当气候变暖,冰川融化时,大量的冰川融水回到海中,/比值就会变小。
有孔虫壳体中蕴含的两种氧同位素比值与海水一致,当有孔虫死去,它们记录的气候变化便被埋藏起来。现在通过深海钻探,分析不同深度有孔虫壳体氧同位素的变化,就能重新推演过去的气候。如今,光滑货币虫早已走进历史长河,它与灭绝的和现生的有孔虫近亲,一直在记录着这颗星球的变化。地球冷暖,潮起潮落,有孔虫都能给我们答案。