導致恐龍滅絕的小行星撞擊事件向平流層輸送了大量的硫磺
當Netflix電影《不要抬頭》提高了公眾對小行星撞擊地球的潛在災難性影響的意識時,一項新研究揭示了6600萬年前的希克蘇魯伯(Chicxulub)撞擊如何導致了地球上75%的動物滅絕,包括恐龍。
一顆直徑約10公里的大型小行星撞擊了墨西哥的尤卡坦半島北部,這次撞擊噴出的物質大約相當於康涅狄格州的面積,比珠穆朗瑪峰高一倍多,重新分佈在全球各地。
雪城大學文理學院地球和環境科學副教授Christopher Junium說:“撞擊的爆炸和落塵引發了大範圍的火災,連同從火山口噴出的岩塵、煙塵和揮發性物質,在可能持續數年的撞擊冬季中,全球範圍內的太陽都被遮蔽了,導致了大滅絕。”
科學家們長期以來一直認為平流層中細小的硫酸鹽顆粒是大規模氣候變化和由此產生的大規模滅絕的主要因素,但對硫磺的命運並不確定。Junium說:“對於有多少到達平流層一直是不確定的,因為它對氣候的影響會被大大放大。”
在本月發表在《PNAS》上的研究中,來自雪城大學、蘇格蘭聖安德魯斯大學、英國布里斯托爾大學和得克薩斯農工大學的一個團隊將平流層硫的高水平與撞擊及其位置聯繫起來,那裡富含硫酸鹽礦物石膏。
雖然彗星、小行星和其他行星體的撞擊在地球歷史上很常見,但地質記錄很少揭示這些撞擊是如何改變生命進程的。希克蘇魯伯撞擊在重新安排地球生物圈的平衡方面是獨特的,在留下的地質記錄中,有一層薄薄的沉積物,稱為白堊紀-古近紀界線(K-Pg界線),在世界各地的海洋和陸地岩石中都能找到。
在美國國家科學基金會的資助下,Junium、雪城大學的研究人員Linda Ivany(進化古生態學和古氣候學的教授和副主席)、布里斯托爾大學的James Witts和雪城大學的研究生沿著得克薩斯州中部的布拉索斯河進行實地考察,收集記錄希克蘇魯伯撞擊後的岩石樣品。Junium獲得了聖安德魯斯全球獎學金,在聖安德魯斯呆了六週,在歐盟的資助下,Aubrey Zerkle、Mark Claire及其同事分析了這些樣品。新的地球化學技術使研究人員能夠追踪硫氣溶膠在上升到地球臭氧層之上並暴露在紫外線輻射下時所經歷的獨特轉變,在硫氣體的穩定同位素中產生診斷性特徵。
硫同位素和硫循環方面的專家Zerkle說:“我們在這些撞擊沉積物中測量的獨特指紋為硫氣溶膠在災難性氣候變化和冷卻中的重要性提供了第一個直接證據。”
Junium解釋說,這些特徵的存在需要平流層中存在非常多的硫磺氣溶膠,這些氣溶膠在撞擊後作為酸雨慢慢返回地球並被沖入淺海。他說:“這些硫磺氣溶膠會延長撞擊後氣候變化的持續時間,使已經陷入困境的生物圈處於崩潰的邊緣。”