复原6600万年前恐龙灭尽:直径10公里小行星撞击地球

被埋葬的奇克苏鲁布撞击坑,位于墨西哥尤卡坦半岛被埋葬的奇克苏鲁布撞击坑,位于墨西哥尤卡坦半岛
艺术示意图:奇克苏鲁布撞击坑立体结构艺术示意图:奇克苏鲁布撞击坑立体结构

  新浪科技讯 北京时间5月5日消息,据英国广播公司(BBC)报道,在已经满是蕨类和灌木的低矮丛林中朝着天空努力生长的高大树木如今不见了踪影,所见只是突兀的树干残枝矗立在原野之上。已经在这片丛林中穿行的恐龙发出的嘶吼声也已经逐步远去,耳边布满着的是各种昆虫恼人的嗡嗡声,只有偶尔刮过的一阵疾风短暂地打破这令人难以忍受的寂静。黑暗统治了所有:已经那些在阳光下绚烂的色彩——蓝色、绿色,还有间或呈现的黄色和红色都已经被抹去了。

  这就是大概6600万年前,当一颗直径大概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)表现:“在短短几分钟或是几小时之内,已经郁郁葱葱,布满生机的世界变成了一个纯粹寂静,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,那里的所有简直都被彻底捣毁了。”

  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已经经历的此次巨大劫难的诸多细节。事先这场浩劫简直抹去了地球上大概3/4的植物和植物物种,其中最有名的就是恐龙——尽管实际上它们中的许多后来以鸟类的情势幸存了上去。

  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情势能够躲过这场浩劫而幸存上去则要显得困难的多。

撞击事件产生时横扫墨西哥湾的巨大海啸撞击事件产生时横扫墨西哥湾的巨大海啸
撞击事件产生的大批碎屑物覆盖了全部地球撞击事件产生的大批碎屑物覆盖了全部地球

  重现奇克苏鲁布撞击事件

  科学家们最早是在上世纪1980年月首先提出了恐龙可能是在小行星撞击事件中灭尽的假想。在事先这个假想非常大胆,激发了很大的争议。后来到了1991年,地质学家们找到了那次撞击产生的地点:位于北美洲墨西哥境内尤卡坦半岛上的一个直径大概180公里的撞击坑遗迹。研究职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埋葬。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,研究职员开端在当地海岸外进行海底钻探,并计划获取一条大概3米长的撞击坑物资岩芯样品。地质学家们将会分析样品中岩性的改变,微化石身分,乃至是其中可能含有的DNA残留身分。

  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,他表现:“咱们将目击此次大撞击事件的撞击点附近毫无生命迹象的荒凉大陆,然后咱们会观察到生命逐步再次苏醒。”

  当然,在此次钻探工作开展之前,经由外部观察,科学家们便已经能够得到许多主要的信息。

  尤其是考虑到这个撞击坑的巨大直径,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)对此次撞击事件进行了细节进程模拟,并预测究竟是什么事件招致了生命的重新苏醒。研究职员随后将经由对当地样品中发现的化石记录来测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)表现:“所有的计算都经过的反复的严格测验。你能够建立一个场景,让你能够亲身走进撞击产生的那一刻,也就是白垩纪的最后时刻。然后你继续往前走,观察撞击产生过后数分钟,数小时,数天,数月乃至数年的情景。”

撞击溅射物大规模降落回地球,激发一场劫难撞击溅射物大规模降落回地球,激发一场劫难
三角龙是最后灭尽的一批恐龙之一三角龙是最后灭尽的一批恐龙之一

  空前的劫难

  这项研究向咱们展示的是一场空前的劫难——一颗小行星以超过40倍音速的极高速率划过天空,随后狠狠地一头撞向空中。此次撞击产生的爆炸威力与100万亿吨TNT的爆炸当量相当,大概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。激烈的撞击产生可怕的强大冲击波扫荡周围的所有。

  高达100~300米的巨大海啸冲向墨西哥湾沿海地域,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级的激烈地震,捣毁了全部撞击点附近区域,激烈的冲击波扫平了数千公里范围内的所有丛林树木。最后,撞击溅射到空中的数以吨计的岩石碎屑开端下落,将少数幸存上去的生命全部埋葬。

  约翰森表现:“基本上你能够认为你正目击的是一颗直径10公里的子弹。从物理学上看这可真是不可思议——你将目击难以置信的激烈爆炸,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余大批碎渣倾盆而下,埋葬所有生灵。”

  但假如仅仅是这样的局部性撞击事件还不至于招致寰球性的大灭尽事件,关键还在于其所激发的一系列愈加严峻的连锁反应。当小行星撞击空中时,瞬间的强大热量招致大面积的地壳岩石被蒸发,大批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,膨胀的低温气体球始终上升到大气层顶部并进入了。”大批烟尘向着东西两侧扩散,最终覆盖了全部地球。随后在地球引力的作用下,这些巨量的碎屑物资开端从空中落下。

  跟着冷凝作用的进行,被蒸发的岩石物资凝结成粒径小于一毫米的大批玻璃球并落到空中上。从如此高空落下,其速率简直和一架航天飞机载入大气层时的速率相当,招致地球外层大气的剧烈加热,在地球上的一部分地域,空中上的植物开端大面积起火。约翰森表现:“再入大气层的大批撞击溅射物产生的大批热量将全部地球变成了一个超等大火炉,你无处可逃。”

  来自大火产生的大批灰烬,加上撞击产生的大批烟尘遮蔽阳光,地球逐步陷入一段暗无天日的漫长冬季。在接上去的数月间,大批碎屑尘埃物继续下沉,在全部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上去的这层物资。这个明显的分界层于是便成为了所谓的“白垩-早第三纪界线”(K-Pg Boundary),这个界线标志着地球生命退化史上的一次主要转折。

低温下,寰球大片的丛林被焚毁低温下,寰球大片的丛林被焚毁
在这场劫难之后,寰球简直所有的丛林都被捣毁了在这场劫难之后,寰球简直所有的丛林都被捣毁了

  体系的瓦解

  在2015年,约翰森在美国北达科他州境内沿着出露在外的K-Pg界线岩层徒步超过110英里(约合177公里)进行考察并沿途寻找相关的化石记录。他说:“假如你仔细观察,在这一层的下方(表明年月更老,译者注)你会发现到处都是恐龙化石,但假如你观察这一岩层的上方(表明年月更晚,译者注),你会发现那里已经没有恐龙了。”

  在北美洲,在“奇克苏鲁布”撞击事件之前,全部化石记录所呈现的是一片郁郁葱葱的原始丛林,间或分布着一片片的沼泽地和蜿蜒的河流,近地表覆盖着一层厚厚的蕨类、水生植物和其余低矮植物。

  事先的气候要比今天愈加温暖,在地球的两极地域也没有冰盖覆盖,有恐龙生活在今天美国阿拉斯加州的北部,在今天的南极洲同样到处都能看到恐龙和其余各类生命活跃的身影。

  杜达指出:“你会发现事先的地球是一个和今天一样,布满多样性,生命情势丰富多彩的世界。但在撞击事件产生之后,尤其是在围绕撞击点附近的一片区域,全部环境简直就跟月面差不多荒凉,一片死寂,彻底的绝望。”

  科学家们正在经由对这一界线岩层的研究反推此次撞击事件产生的影响,全世界的研究机构已经在世界各地超过300处地点找到了K-Pg界线岩层。

  约翰森表现:“和其余简直任何地质作用都不相同的是,小行星的撞击是瞬间产生的,而不会持续一亿年或者1000万年那样长的,那不是一个时期,而是一个时刻。因此当咱们找到了指示这一事件产生的分界线之后,咱们就能够直接进行对比,看看在这个分界岩层的上方和下方,也就是此次撞击事件产生的之前和之后分别有什么样的不同。”

  在撞击点附近,植物和植物要么死于低温炙烤,激烈的冲击波,或是在史无前例的海啸和地震中殒命,最后的一批幸存者则被从天而降的大批岩屑生生埋葬。而在远离撞击点的地域,乃至是在地球的另一端,那里的生命仍然遭遇了体系瓦解——比如阳光的消逝激发的一系列劫难所带来的灭顶之灾。

  而在有幸躲过寰球性大火的地域,极端的低温捣毁了植物们的食物来源,普遍的酸雨污染了所有的水体,水源的供应也断绝了。更糟糕的是,遮天蔽日的尘埃基本上阻隔了所有阳光,全部地球陷入漫长而彻底的黑暗,简直就像是在一个伸手不见五指的山洞深处,植物的光合作用终止了,食物链彻底瓦解。

  科林指出:“跟着所有植物的殒命,植食植物们将无以为继。而当植食植物大批殒命,那么食肉植物也将很快步它们的后尘。生命的生活开端成为一项艰巨的挑战。”约翰森表现:“在陆地上,所有都已经被烧毁,殒命,任何体型较大的生物都已经被饿死。”

  化石记录表现,经过这无数的磨难,没有任何体型超过浣熊大小的生命存活了上去。小型生物在这样的劫难面前拥有更强的幸存几率,因为它们的数量较多,吃的比较少,繁殖速率快而且对新环境的适应性也比较强。

  相比陆地,淡水生态体系遭遇的破坏相对要好一些。然而在大陆里,全部食物链瓦解了。跟着漫长的黑暗冬夜阻断了植物的光合作用,在撞击产生时正处于生长季的半球会产生愈加严峻的影响。约翰森指出:“举个例子说,假如撞击产生时正值北半球的夏初,此时你切短阳光的供应就会对植物产生非常严峻的影响。”

  化石记录表现在北美洲以及欧洲的最北端地域,经历这场大劫难之后的规复情况最好。这表现事先当撞击产生时,应当正处于北半球初冬。

美国西墨西哥州境内的“白垩-早第三纪界线”(K-Pg Boundary),这层白色地层的下方是白垩纪,里面含有恐龙化石,而在这层地层以上属于新生代,恐龙已经不见踪影  美国西墨西哥州境内的“白垩-早第三纪界线”(K-Pg Boundary),这层白色地层的下方是白垩纪,里面含有恐龙化石,而在这层地层以上属于新生代,恐龙已经不见踪影
除了鸟类之外,所有恐龙都灭尽了除了鸟类之外,所有恐龙都灭尽了

  生命的浴火重生

  但即便是在遭遇最严峻破坏的地域,不久之后生命仍然苏醒过去了。科林表现:“关于此次大灭尽事件有它的两面性。它的一面写的是:是什么杀死了生命?而它的另外一面则写着:哪些植物或植物拥有着最合适的性状,能够在这场劫难中幸存上去并最终规复并繁盛?”

  当然,生命苏醒的进程将是艰难的。生态体系的自我重建耗费了数百年乃至数千年的。而科学家们指出,在大陆中,有机物含量规复到劫难前的正常水平则耗费了大概300万年之久。

  就像今天的一场丛林大火之后,始终被巨大树冠压抑的底层蕨类植物迅速生长并占据已经被烧焦的大地。而在那些没有蕨类分布的地域,藻类和苔藓成了主角。

  而在少数受灾并不太严峻的地域,一些有幸熬过劫难的物种开端大批繁殖,重新占据这个已经没有竞争对手和天敌的空旷星球。在大陆中,鲨鱼、鳄鱼和一部分鱼类也同样熬了过去。

  恐龙的消逝意味着新的生态秩序将会被重新建立起来。杜达表现:“正是在这样一个空旷的生态体系中,咱们哺乳植物的祖先开端大批分化繁衍,从而形成了咱们今天所见丰富多彩的各类哺乳植物物种。”

  当科学家们在这个春天开端进行钻探时,他们将逐步获得一幅关于这个撞击坑形成进程的愈加清晰的图景,这些信息将帮助研究职员更好地评估此次撞击事件对事先地球的气候环境所产生的影响。

  约翰森表现:“咱们将对撞击坑内部进行详细得多的分析。咱们将了解许多关于能量分布方面的信息,并最终弄清楚当地球遭遇一个如此巨大的外来天体撞击时将会产生什么事情。”

一些嗜极生物能够在一些极端恶劣的环境下生活一些嗜极生物能够在一些极端恶劣的环境下生活

  当然首先科学家们将会仔细检查取上来岩芯的矿脉和裂隙中有没有生命的化石。经由这种途径咱们能够了解生命在此次大撞击事件之后逐步规复的进程。古利克表现:“经由对生命规复进程的观察,咱们将能够回答一些。哪一种物种是最先规复过去的?它是一个特殊种还是普遍种?产生了何种退化分异?产生的速率有多快?”

  尽管有许多物种和生命个体永远的消逝了,但在它们的身后,其余一些幸存上去的物种则开端繁荣昌盛。这就是在地球漫长历史中遭遇多次大规模撞击事件之后劫难与机遇并存,周而复始的进程。

  尤其主要的一点是,假如没有一颗小行星在大概6600万年前撞击地球,那么地球上生命的退化历程将会纯粹不一样——人类根本就不会呈现。对此,科林指出:“有时候,我乃至会说奇克苏鲁布撞击事件正是孕育人类诞生的大熔炉。”

  科林乃至认为,类似这样的巨型撞击事件可能还已经帮助生命在地球上的呈现。当一颗小行星撞击地球时,强大的冲击热量会在撞击坑内的水热活动持续维持超过10万年左右。这种环境将非常有利于一些嗜热菌以及超等嗜热菌的生活,这些是一类非常特殊的生命体,它们能够在低温的水体中生活。类似这样的菌类纯粹是能够把这个还在沸腾的撞击坑作为自己家园的。此次的钻探工作将会对这一假想进行测验。

  从地球诞生之初始终到大概39亿年前,地球始终在连续遭遇大批小行星、彗星和其余小天体的撞击。在2000年,科林提出这样的撞击会产生地下水热体系,就像可能已经在奇克苏鲁布撞击坑内呈现过的那样。这些低温,富含化学物资身分的水热体系可能孕育了地球上最早的生命情势。假如这的确是事实,那么那些超等耐低温的超等嗜热菌可能就是地球上最早的生命情势了。(晨风)

转载自:https://tech.sina.com.cn/d/c/2016-05-05/doc-ifxryhhh1606622.shtml

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