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【恐龙博物馆】恐龙是怎么灭绝的?小行星撞击还是次生灾害?

恐龙博物馆

新的研究发现,6600万年前的一次灾难性的小行星撞击,可能引发了大洋深处的火山大爆发,并进而引起野火、降温、酸雨等一系列自然灾害,所有不幸事件共同毁灭了地球上超过70%的生命,包括恐龙。

【恐龙博物馆】世界毁灭可能有着多个版本的故事,小行星撞击直接导致的生物灭绝仅为其中一种。

一项新的研究发现,灾难性的小行星撞击不仅可能直接导致地球上恐龙的灭绝,还有可能引发了大洋深处的火山出现大规模的爆发。如果小行星撞击地球的时机并非偶然的话,这一事件也就成为了外部天体对地球生命造成重大影响的另一种方式,在这一过程中,撞击引发的海底火山大爆发毁灭了地球上超过70%的生命。

大约在6600万年以前,一颗至少9.6千米宽的小行星撞击了地球,具体撞击位置为墨西哥的尤卡坦半岛,撞击事件引发了全球规模的巨型地震。《科学》杂志子刊《科学进展》于2018年2月7日刊发了一项研究报告,该报告称,这次撞击的能量极为巨大,不仅引发了全球规模的地震,还导致海底火山更为剧烈地喷发出岩浆。海底火山的喷发进一步加剧了小行星撞击的灾难性后果,引发了大规模野火,导致全球温度降低,地球出现了大规模酸雨,这些事件共同导致了地球上大规模的生物灭绝,有大约四分之三的生物因此而绝迹,其中就包括了恐龙。

酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨、雪等在形成和降落过程中,吸收并溶解了空气中的二氧化硫、氮氧化合物等物质,形成了pH值低于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为向大气中排放大量酸性物质所造成的。在史前时期,火山喷发或小行星撞击导致大量酸性物质进入大气层,这也能够导致酸雨的出现。

大约在6600万年以前,一颗至少9.6千米宽的小行星撞击了地球,具体撞击位置为墨西哥的尤卡坦半岛,撞击事件发生后很快形成了希克苏鲁伯撞击坑。

较早之前有研究报告指出,印度的火山在大约6600万年前出现过激烈的喷发情况,这一情况得到了本次报告的印证和支持。但其他的一些科学家对此持怀疑态度,他们认为,本次报告未能解释海底火山爆发的具体方式,因此还应当进一步做出研究,才能够确定小行星撞击与海底火山爆发是否存在关联。德克萨斯大学奥斯汀分校地球物理学家肖恩•久利克并未参与本次研究工作,他认为:“为什么巨大的地震能量能够引发大规模的火山爆发?这篇研究报告提出观点非常有趣,但小行星撞击是如何引发海底火山爆发的?该现象背后的物理模型是什么?这些都还需要进一步进行研究。”

【恐龙博物馆】导致恐龙灭绝的大规模气候变化究竟是火山爆发导致的?还是小行星撞击导致的?几十年以来,科学家一直对这个问题争论不休。随着研究工作的进一步深入,越来越多的证据证实,小行星撞击地球导致了恐龙的灭绝。但多年以前,加州大学伯克利分校的科学家提出,世界毁灭可能有着多个版本的故事,小行星撞击导致生物灭绝可能仅为其中的一种。在6600万年以前,小行星撞击及火山爆发可能都同时发生过,小行星的撞击有可能导致印度德干玄武岩平原地区的火山出现了更为剧烈的喷发。为了对这一观点进行研究,明尼苏达大学的地球科学家约瑟夫•伯恩斯以及俄勒冈大学的利夫•卡尔斯托姆对一片容易定位的海底区域,搜集研究了更多的古老火山爆发的遗迹。

火山喷发主要有两种方式,裂隙式喷发和中心式喷发。岩浆沿着地壳的宽大裂隙溢出地表,即称为裂隙式喷发。在现代火山活动中,这种喷发仅见于冰岛,但在地质年代中,裂隙式喷发分布广泛,且规模巨大。印度半岛的德干玄武岩熔岩高原,面积50万平方公里,是世界上最大的熔岩高原。德干玄武岩熔岩高原就是由裂隙式喷发形成的。

艺术概念图:科学家调查研究工作涉及的一片正在快速扩张的海洋中脊系统,大洋中脊形成于板块漂移与海床扩展。小图片中显示的是一只章鱼。

地球地壳存在着被称为大洋中脊的裂缝,岩浆能够从大洋中脊中涌出并形成海床,在此过程中以极为稳定的速度喷发出各种物质,喷发物质厚度的增加速度约为每年数米。约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆通过测量海床岩石厚度来确定,哪一部分的岩石是在大约6600万年前的火山爆发过程中形成的。

在海底寻找熔岩硬化后形成的崎岖地带相对容易,但是,寻找火山喷发的痕迹就比较困难。“海床之上覆盖着巨大的海洋,研究工作需要我们潜到海底进行调查研究,我们在研究工作中克服了很多困难,”伯恩斯说。因此,为了降低研究工作难度,研究小组转而利用卫星地图开展研究工作,这些卫星地图展现了海底的山峰及山谷。

研究人员发现,海底火山喷发岩浆形成的崎岖地带的物质质量较大,海底的山谷及平原地区的物质质量较小,因此,崎岖地带的引力要大于山谷及平原地区。在较大引力的作用下,崎岖地带及山峰能够吸引住更多海洋海水,海底的这一状况在大洋表面形成了皱褶波纹,卫星在太空中能够观测到这种皱褶波纹。

约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆在太平洋及印度洋的地壳中发现了两片崎岖地带,他们研究发现,这两片崎岖地带的形成时间距离6600万年前的小行星撞击事件不超过100万年。约瑟夫•伯恩斯说,研究发现的崎岖地带是由火山喷发的岩浆构成的,岩浆体积约在10万-100万立方千米之间。

崎岖地带岩浆的体积极为巨大,这一状况意味着,该区域大洋中脊发生过极其突然的喷发事件,其激烈程度要超过100万年时间里的任何一次喷发。“正常情况的海底火山喷发无法形成拥有如此体积的海底崎岖地带,正因为这种海底火山喷发规模极其巨大,我们在同一地区还未研究发现过第二次类似规模的喷发情况,”约瑟夫•伯恩斯说:“如果这次大规模海底火山爆发是随机发生的,那么,它发生的时机也实在是太过于巧合了。”

约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆认为,导致恐龙灭绝的小行星撞击到墨西哥的尤卡坦半岛时,就好比是撞钟的大锤重重地击打了一下地球这口大钟。小行星撞击的影响导致地球发生了全球规模的激烈震动,震动强度差不多相当于里氏震级为10或11的地震。约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆说,这次剧烈的地震导致大洋中脊喷发出更多体积的岩浆,但是,其精确的物理机制还需要进一步研究。

在电影《绝世天劫》中,人类为了避免小行星撞击地球,使用宇航器运送核弹头摧毁即将撞击地球的小行星。

“我们在研究工作中曾经预测过,海底火山岩浆系统会受到小行星撞击的影响,约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆对崎岖地带的研究发现证实了我们之前的预测,我们的研究工作能够得到这一成果,让我们感到非常高兴,”加州大学伯克利分校的行星科学家保罗•伦尼说。保罗•伦尼曾经发表过一篇论文,他在论文中认为,6600万年前的小行星撞击事件与同时期的印度洋海底火山剧烈喷发存在关联。保罗•伦尼领导的一个研究小组认为,小行星撞击引发的全球地震导致岩浆从火山中喷涌而出,用个比喻的说法,就好像你剧烈地摇动一瓶可乐,然后再突然把可乐瓶的盖子打开,泡沫就会从瓶口处喷发出来。

但是,科学家久利克还未完全被这种观点说服。关于小行星撞击及火山爆发的时间问题,还有一个需要进一步说明的问题。

本次研究报告称,小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛的时间,与火山活动剧烈增加的时间之间的间隔不超过100万年,但是,火山活动剧烈增加有可能是在小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛之前发生的,如果确实如此的话,火山活动剧烈增加就不是小行星撞击所导致的。

【恐龙博物馆】“两个事件的时间间隔虽然不超过100万年,但是,火山活动剧烈增加与小行星撞击事件之间是否存在因果关系,直接决定于它们发生的先后顺序,”科学家久利克说:“目前的研究成果还未百分百证实,火山活动剧烈增加是在小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛之后发生的,因此,现在还不能确定火山活动剧烈增加与小行星撞击事件存在着因果关系。”久利克还建议,本次研究报告应当进一步说明小行星撞击导致大洋中脊火山爆发活动剧烈增加的具体方式。“我认为本次研究的发现很有意义,我仅对部分内容持怀疑态度,”久利克说。

伯恩斯认为,久利克的批评意见非常中肯。但伯恩斯补充说,他们仅在一个时间点上发现过大洋中脊火山爆发活动剧烈增加的证据。“这个特殊的时间点同小行星撞击的时间点如此接近,且相互一致,”伯恩斯说。在将来的工作中,约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆计划研究,大洋中脊火山爆发活动剧烈增加对海洋化学成分的变化造成了何种影响。目前,科学界对他们的研究成果做出了热烈的回应,约瑟夫•伯恩斯及利夫•卡尔斯托姆对此感到非常高兴。

【恐龙博物馆】“在科研工作中,失败和成功都是很正常的事情,我们作为科研工作者,能够适应工作中的起起落落,”利夫•卡尔斯托姆说:“但是,我们在工作中能够取得一些成果,能够让其他科学家也感到有意义、有价值,在这个时候,我们会感到非常的高兴。”


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