滅絕恐龍的小行星在撞擊地球時發生了什麼?
據國外媒體報導,希克蘇魯伯隕石坑隱藏在墨西哥灣的水面之下,平均直徑約180公里。 6600萬年前,一顆小行星撞向地球,在墨西哥尤卡坦半島留下了這個橢圓形的大型遺跡——地球表面最大的撞擊地形。 據估計,這場災難性事件在全世界所有已知的爆炸事件中規模排名第一,相當於10^14 TNT當量。
該事件造成的最嚴重結果,便是地球生命的第五次大滅絕:大約80%的動物物種滅絕,其中就包括非鳥恐龍。 哺乳動物與恐龍的直系後代鳥類則存活下來,並輻射演化,成為新生代的優勢動物。 那麼,當這顆小行星與地球相撞時,到底發生了什麼? 通過研究希克蘇魯伯隕石坑和世界其他地方的地質情況,科學家將各種線索串聯了起來,向我們展示了那可怕的一天及後來歲月里所發生的事情。
研究人員指出,這顆小行星在撞擊地球之前就擺好了要毀滅地球的架勢,最終以最具破壞性的角度撞向地球,這顆小行星的直徑約為12公里,以每小時4.3萬公里的速度撞向地球表面,留下了一道200公里寬的”傷疤”。 更重要的是,這顆小行星在撞擊時與地平線呈60度的夾角,這個角度的破壞性特別大,會使小行星向大氣中噴射出大量的塵埃和氣溶膠。
在該地區所發現的證據支援了對這一角度的估計。 這些證據包括隕石坑的不對稱結構,地幔岩石的隆起位置,以及該區域核心處獨特的沉積序列,特別是缺乏一種獨特的岩石類型:蒸發岩,比如岩鹽和石膏。
這場劇烈的撞擊使該區域的蒸發岩蒸發殆盡,將3250億噸硫以硫氣溶膠的形式釋放到大氣中,同時將向大氣釋放了435億噸二氧化碳。
被拋入大氣層的物質主要由碎石和硫酸液滴組成;硫酸主要來自於撞擊期間蒸發的、富含硫酸鹽的海相岩石,即硬石膏。 含有大量微小物質的雲在地球周圍形成了一個覆蓋層,阻擋了來自太陽的熱量和光線。 由此導致的長期降溫極大地改變了地球的氣候。 當時熱帶地區的平均溫度27攝氏度下降到5攝氏度。 隨著陽光變得黯淡,植物的光合作用減弱,陸地和海洋食物鏈的基礎都不可避免地崩潰,最終導致恐龍和許多其他動物的滅絕。
在小行星撞擊后的幾天內,空氣中的硫酸導致了致命的酸雨,殺死了生活在海洋、湖泊和河流上層的無數動物。
小行星撞擊還引發了巨大的海嘯,淺水波在全球海洋中傳播。 根據類比研究,這些波浪最初達到近1.5公里高,以每小時143公里的速度移動;其他區域的波浪也達到了巨大的高度,比如大西洋的波浪高達15米,北太平洋高達4米。 在美國路易士安那州附近的沉積物記錄中,還保留著當時巨大波浪的證據。 一項對路易士安那州地下的3D地震調查顯示,那裡曾出現過長而不對稱,且高達16米的巨型波浪,並指向墨西哥灣的撞擊地點。
肆虐的火災
撞擊發生後,岩石碎屑和火山灰傾瀉回到地面,引發了一系列野火。 由此產生的煙霧和火山灰可能加劇了大氣層的”冷卻罩”作用,進一步減少了陽光照射。
地質學家在研究岩層時很容易就能估計出小行星撞擊的時間,在世界各地的白堊紀末期(6600萬年前)岩層中,都有一層富含銥元素的薄黏土。 銥在地球上十分罕見,但在太空岩石中卻很常見。 儘管野火、海嘯和其他壯觀的事件更能引起人們的想像,但最重要的是地球大氣的變化,可怕的大氣覆蓋層導致了持續了十多年的寒冷歲月。
“唯一會造成大規模滅絕事件的方式就是用某個東西攪亂整個地球,這裡有直接的證據可以證明這一點。”
恐龍大滅絕
白堊紀-古近紀滅絕事件又稱白堊紀末滅絕事件,是地球歷史上第五次,也是最近一次大規模滅絕事件。 在五次大滅絕中,這次事件的滅絕程度只能排到第四,但由於非鳥恐龍的集體滅絕,使其成為大多數人認知中最著名的一次滅絕事件。 除了非鳥恐龍,地球上大部分的動物和植物,包括滄龍科、蛇頸龍目、翼龍目、菊石亞綱和多種植物都遭遇了滅絕,哺乳動物和恐龍的直系後代鳥類則存活下來,最終成為新生代的優勢動物。
大多數科學家推測,這次滅絕事件是由一個或多個原因造成的,包括小行星引起的撞擊事件,或是長時間的火山噴發。 希克蘇魯伯隕石坑以及德干暗色岩的火山爆發,都與白堊紀-古近紀界線的時間相近,被認為是這次滅絕事件的最可能原因。 撞擊事件或火山爆發使大量灰塵進入大氣層,遮蔽了陽光,削弱了植物的光合作用,進而影響全球的生態系統。 也有少數科學家認為,這次滅絕事件是緩慢發生的,是逐漸改變的海平面和氣候導致了滅絕。
作為當時地球上最大的脊椎動物類群,恐龍首先受到了環境改變的衝擊,多樣性開始衰退。 火山噴發出來的懸浮粒子使得全球氣候逐漸冷卻、乾旱,小行星撞擊事件則最終導致依賴光合作用的食物鏈崩潰,使陸地和海洋生態系統遭遇滅頂之災。