还原6600万年前恐龙灭绝:直径10公里小行星撞击地球

还原6600万年前恐龙灭绝:直径10公里小行星撞击地球

被掩埋的奇克苏鲁布撞击坑,位于墨西哥尤卡坦半岛

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艺术示意图:奇克苏鲁布撞击坑立体结构

黑暗统治了一切:曾经那些在阳光下绚烂的色彩——蓝色、绿色,还有间或出现的黄色和红色都已经被抹去了。

这就是大约6600万年前,当一颗直径大约6英里(约合10公里)的小行星撞击地球之后的情景。美国科罗拉多州西南研究所的行星科学家丹尼尔·杜达(Daniel Durda)表示:“在短短几分钟或是几小时之内,曾经郁郁葱葱,充满生机的世界变成了一个完全寂静,死气沉沉的世界。尤其是在撞击点周围的方圆数千英里范围内,那里的一切几乎都被彻底摧毁了。”

就像将一整块拼图的最后几块也拼凑齐全,科学家们现在已经大致勾勒出地球曾经经历的这次巨大灾难的诸多细节。当时这场浩劫几乎抹去了地球上大约3/4的动物和植物物种,其中最有名的就是恐龙——尽管实际上它们中的很多后来以鸟类的形式幸存了下来。

但了解事情的大致情况是一方面,还想弄清一些更细节的部分,并查清为何有一部分生命形式能够躲过这场浩劫而幸存下来则要显得困难的多。

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撞击事件发生时横扫墨西哥湾的巨大海啸

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撞击事件产生的大量碎屑物笼罩了整个地球

重现奇克苏鲁布撞击事件

科学家们最早是在上世纪1980年代首先提出了恐龙可能是在小行星撞击事件中灭绝的设想。在当时这个设想非常大胆,引发了很大的争议。后来到了1991年,地质学家们找到了那次撞击发生的地点:位于北美洲墨西哥境内尤卡坦半岛上的一个直径大约180公里的撞击坑遗迹。研究人员将这个撞击坑根据距离它最近的小镇的名字命名为“奇克苏鲁布”撞击坑(Chicxulub)。

这个撞击坑为什么那么久都没有人发现?因为它位于地下,早已经在久远的岁月中被掩埋。另外它北侧的一半撞击坑是在海底下,深埋在海底沉积物下方600米深处。

于是在2016年4月,研究人员开始在当地海岸外进行海底钻探,并计划获取一条大约3米长的撞击坑物质岩芯样品。地质学家们将会分析样品中岩性的改变,微化石成分,甚至是其中可能含有的DNA残留成分。

美国德克萨斯大学地球物理研究所的西恩·古利克(Sean Gulick)参与了这一钻探项目,他表示:“我们将目睹这次大撞击事件的撞击点附近毫无生命迹象的荒凉海洋,然后我们会观察到生命逐渐再次复苏。”

当然,在此次钻探工作开展之前,通过外部观察,科学家们便已经能够得到很多重要的信息。

尤其是考虑到这个撞击坑的巨大直径,网络赌博,科学家们能够计算出此次撞击将释放出多少能量。根据这些信息,杜达和来自美国德克萨斯州月球与行星实验室的大卫·科林(David Kring)对这次撞击事件进行了细节过程模拟,并预测究竟是什么事件导致了生命的重新复苏。研究人员随后将通过对当地样品中发现的化石记录来检验这一模型预测的准确性。

美国史密森国家自然历史博物馆主管,古植物学家科克·约翰森(Kirk Johnson)表示:“所有的计算都经过的反复的严格检验。你可以建立一个场景,让你能够亲身走进撞击发生的那一刻,也就是白垩纪的最后时刻。然后你继续往前走,观察撞击发生过后数分钟,数小时,数天,数月甚至数年的情景。”

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撞击溅射物大规模降落回地球,引发一场灾难

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三角龙是最后灭绝的一批恐龙之一

空前的灾难

这项研究向我们展示的是一场空前的灾难——一颗小行星以超过40倍音速的极高速度划过天空,随后狠狠地一头撞向地面。这次撞击产生的爆炸威力与100万亿吨TNT的爆炸当量相当,大约相当于二战期间投掷在日本广岛的原子弹爆炸威力的70亿倍。强烈的撞击产生可怕的强大冲击波扫荡周围的一切。

高达100~300米的巨大海啸冲向墨西哥湾沿海地区,并在海底砸出一个深达500米的撞击坑。撞击产生了高达里氏10级的强烈地震,摧毁了整个撞击点附近区域,强烈的冲击波扫平了数千公里范围内的一切森林树木。最后,撞击溅射到空中的数以吨计的岩石碎屑开始下落,将少数幸存下来的生命全部掩埋。

约翰森表示:“基本上你可以认为你正目睹的是一颗直径10公里的子弹。从物理学上看这可真是不可思议——你将目睹难以置信的强烈爆炸,可怕的地震和海啸,紧接着在数百平方公里的范围内,楼房那么大的巨大岩石和其他大量碎渣倾盆而下,埋葬一切生灵。”

但如果仅仅是这样的局部性撞击事件还不至于导致全球性的大灭绝事件,关键还在于其所引发的一系列更加严重的连锁反应。当小行星撞击地面时,瞬间的强大热量导致大面积的地壳岩石被蒸发,大量碎屑如同升起的焰火一般从撞击点飞溅而出,抵达高空。杜达指出:“撞击的规模惊人,膨胀的高温气体球一直上升到大气层顶部并进入了太空。”大量烟尘向着东西两侧扩散,最终笼罩了整个地球。随后在地球引力的作用下,这些巨量的碎屑物质开始从空中落下。

随着冷凝作用的进行,被蒸发的岩石物质凝结成粒径小于一毫米的大量玻璃球并落到地面上。从如此高空落下,其速度几乎和一架航天飞机载入大气层时的速度相当,导致地球外层大气的剧烈加热,在地球上的一部分地区,地面上的植物开始大面积起火。约翰森表示:“再入大气层的大量撞击溅射物产生的大量热量将整个地球变成了一个超级大火炉,你无处可逃。”

来自大火产生的大量灰烬,加上撞击产生的大量烟尘遮蔽阳光,地球逐渐陷入一段暗无天日的漫长冬季。在接下来的数月间,大量碎屑尘埃物继续下沉,在整个地球表面覆盖了一层厚厚的小行星撞击碎屑物。直到今天,古生物学家们仍然能够从化石岩层记录中找到保存下来的这层物质。这个明显的分界层于是便成为了所谓的“白垩-早第三纪界限”(K-Pg Boundary),这个界限标志着地球生命进化史上的一次重要转折。

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高温下,全球大片的森林被焚毁

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在这场灾难之后,全球几乎所有的森林都被摧毁了

生态系统的崩溃

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