原創(chuàng) 球局編輯部 

(⊙_⊙)

每天一篇全球人文與地理

微信公眾號(hào)：地球知識(shí)局

NO.2394-大沖擊與大滅絕

作者：Phynix

校稿：辜漢膺 / 編輯：金槍魚(yú)

尤卡坦半島，中美洲最為神秘和充滿傳奇色彩的地方。

它西擁墨西哥灣，東臨加勒比海。熱帶溫暖的海風(fēng)帶來(lái)了豐沛的雨水，叢生的熱帶雨林是動(dòng)物的樂(lè)園。海盜曾在陽(yáng)光明媚的海灘上埋藏他們的寶藏，瑪雅人在密林中的石頭祭壇上刻下天象變化的預(yù)言。真實(shí)與虛幻，秘密與證言，都隱藏在這一片碧海綠蔭之中。

然而這眾多秘密之中，有一個(gè)曾以撼天動(dòng)地之力，改變了地球生命演化歷史的走向，并在地表留下了一個(gè)壯觀卻隱匿的印記——?？颂K魯伯隕石坑。

?？颂K魯伯隕石坑位置和場(chǎng)景效果圖

從太空看的話，范圍大到連地球弧度都能看到

（圖源：Flickr）▼

希克蘇魯伯隕石坑，全球第二大隕石坑，其名稱來(lái)源于撞擊中心點(diǎn)附近村子的名字。其位于尤卡坦半島的西北緣，直徑長(zhǎng)達(dá)180公里，深度達(dá)20公里。由于隕石坑一半在陸地上，另一半在海底，因此在陸地上難以窺探其全貌。

?？颂K魯伯隕石坑形成于6600萬(wàn)年之前，是一顆巨大的小行星撞擊地球后留下的遺跡。這一次撞擊意義非凡，它引發(fā)的連鎖反應(yīng)導(dǎo)致了地球上75%的生物絕滅，終結(jié)了恐龍對(duì)陸地的統(tǒng)治。

恐龍寧?kù)o的生活被突如其來(lái)的意外打破

（圖：shutterstock）▼

而這一段塵封秘密的揭開(kāi)，則要從一層薄薄的粘土說(shuō)起。

撞擊、絕滅與搜尋

20世紀(jì)70年代，地質(zhì)學(xué)家沃爾特·阿爾瓦雷茲（Walter Alvarez）和他身為物理學(xué)家的父親\諾貝爾獎(jiǎng)得主路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茲（Luis Walter Alvarez）提出了一個(gè)在當(dāng)時(shí)十分大膽的假說(shuō)：白堊紀(jì)末導(dǎo)致恐龍絕滅的原因是一次巨大的小行星撞擊。

造成隕石坑的撞擊物體，直徑推測(cè)至少有10公里

（圖：圖蟲(chóng)創(chuàng)意）▼

父子二人的依據(jù)是，在意大利古比奧距今6600萬(wàn)年前的白堊系與古近系地層界限中，發(fā)現(xiàn)了一層銥元素含量異常高的粘土層。銥元素在地球上的平均含量非常少，但在小行星中的含量則非常多。

這一層粘土中銥元素的含量是地球正常均值的160倍。由于這種異常的富集不可能由地球自身的活動(dòng)規(guī)律生成，阿爾瓦雷茲父子推測(cè)，這層銥元素異常層的出現(xiàn)，應(yīng)該是一次小行星撞擊事件留下的痕跡。

銥是地球地殼中最稀有的元素之一

高濃度的銥幾乎可以確定是小行星帶來(lái)的

（世界上第六大的隕石，圖：維基百科）▼

由于白堊系與古近系地層界限的前后，出現(xiàn)了生物大絕滅的記錄，因此這次生物絕滅很可能是由這次大撞擊導(dǎo)致的。

這一假說(shuō)發(fā)表在了1980年的學(xué)術(shù)界頂刊《科學(xué)》（Science）雜志上，引起學(xué)界震動(dòng)。全球不同國(guó)家的研究人員都開(kāi)始在這一界限處尋找銥元素異常高的粘土層，并成功地證實(shí)了阿爾瓦雷茲父子的檢測(cè)結(jié)果。

阿爾瓦雷茲父子在古比奧的地層界限處

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

這說(shuō)明，這一小行星撞擊事件的影響范圍甚廣，是一次波及全球的事件?！翱铸埥^滅由小行星撞擊導(dǎo)致”成為了學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn)。

產(chǎn)生如此重磅影響的小行星，必定會(huì)在地表留下一個(gè)巨大的隕石坑。但在當(dāng)時(shí)，在學(xué)界已知的隕石坑中，都沒(méi)有與這次撞擊事件規(guī)模相當(dāng)或時(shí)間吻合的。尋找符合條件的隕石坑成為了證實(shí)該假說(shuō)最為關(guān)鍵的一環(huán)。

在那之前發(fā)現(xiàn)的隕石坑對(duì)應(yīng)的撞擊事件

都不足以引發(fā)全球規(guī)模的氣候?yàn)?zāi)害

（圖：圖蟲(chóng)創(chuàng)意）▼

顯然，這樣的搜尋工作需要全球科學(xué)家的通力合作。1981年，一場(chǎng)專題研討會(huì)在美國(guó)猶他州舉行。來(lái)自世界各地的科學(xué)家們分享了他們關(guān)于白堊紀(jì)末隕擊事件的研究成果，但均未發(fā)現(xiàn)能與這次撞擊相符合的隕石坑。

然而他們不知道的是，符合條件的隕石坑已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但是卻出現(xiàn)在同一周的另外一個(gè)大會(huì)上。

擦肩而過(guò)的發(fā)現(xiàn)

1978年，墨西哥石油公司的格倫·彭菲爾德（Glen Penfield）和安東尼奧·卡瑪戈（Antonio Camargo）正在尤卡坦半島進(jìn)行地球物理學(xué)探測(cè)，他們的目的是尋找適于石油鉆井的點(diǎn)位。

早在1951年，墨西哥石油公司Pemex

就已經(jīng)在尤卡坦半島開(kāi)鉆了數(shù)個(gè)鉆井

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

在完成淺海區(qū)域進(jìn)行地磁探測(cè)后，格倫調(diào)取了此前陸地區(qū)域重力探測(cè)的結(jié)果，并將各區(qū)域整合形成完整的區(qū)域探測(cè)圖。將海陸的數(shù)據(jù)對(duì)比后，格倫發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)區(qū)域的重力地磁異常值點(diǎn)可拼合為一個(gè)直徑180公里的圓形地貌，具備明顯的隕石坑的特征。

?？颂K魯伯隕石坑的地震法探測(cè)結(jié)果示意圖

一半陸地一半淺海底，合圍成一個(gè)圓形的地貌

（圖：維基百科）▼

格倫將他發(fā)現(xiàn)的結(jié)論報(bào)告給了公司，但公司拒絕接受他認(rèn)為那是隕石坑的說(shuō)法，認(rèn)為那是火山活動(dòng)引起的。此外，雖然格倫擁有地球物理的探測(cè)結(jié)果，他當(dāng)時(shí)卻沒(méi)能對(duì)石油公司的巖芯進(jìn)行檢測(cè)。如果巖芯中可以找到撞擊后生成的礦物和巖石，就可以確認(rèn)格倫的發(fā)現(xiàn)。

通過(guò)化學(xué)方法，分析巖芯的同位素等手段

可以確定某一個(gè)深度巖石的構(gòu)造成分和更多信息

（圖：Flickr）▼

由于涉及商業(yè)機(jī)密，格倫和安東尼奧獲得的數(shù)據(jù)不能公開(kāi)，但公司允許二人參加1981年的勘探地球物理學(xué)家協(xié)會(huì)的大會(huì)，并匯報(bào)他們的發(fā)現(xiàn)。

格倫公布了在尤卡坦半島發(fā)現(xiàn)隕石坑的結(jié)論，但并未引起廣泛關(guān)注——眾多科學(xué)家正在參加同一周的隕擊事件研討會(huì)，并未出席這次會(huì)議。

白堊紀(jì)末隕擊事件的證據(jù)，就這樣陰差陽(yáng)錯(cuò)的與學(xué)界擦肩而過(guò)。

墨西哥的尤卡坦半島由小行星撞擊直接產(chǎn)生的天坑

（圖：Flickr）▼

一轉(zhuǎn)眼，十年過(guò)去。1991年，亞利桑那大學(xué)的研究生阿蘭·R·海布蘭德（Alan·R··Hildebrand）與其導(dǎo)師威廉·A·博因頓（William V. Boynton）也在尋找白堊紀(jì)末隕石坑的線索。他們?cè)趯ふ易矒舭l(fā)生后的主要副產(chǎn)物——玻璃隕石。

從美國(guó)得克薩斯州到海地，也即尤卡坦半島周圍500公里的范圍內(nèi)，他們發(fā)現(xiàn)了不少玻璃隕石，這表明在加勒比海附近，曾經(jīng)存在過(guò)一次大規(guī)模的隕石撞擊。

小行星撞擊到地面后濺射的殘骸快速冷卻

就形成了外表和黑曜石很相似的玻璃隕石

（圖：Flickr）▼

但是，撞擊坑在哪里？

或許是命運(yùn)的安排，卡洛斯·拜爾斯（Carlos Byars），一名曾在1981年報(bào)導(dǎo)過(guò)格倫發(fā)現(xiàn)隕石坑消息的記者，聯(lián)系到了阿蘭。阿蘭立即與格倫取得了聯(lián)系，二人合作對(duì)墨西哥石油公司幾十年前鉆取的巖芯進(jìn)行檢測(cè)。

結(jié)果令人振奮，從巖芯里白堊系與古近系界限處的層位中清晰觀察到了在隕石撞擊作用下形成的柯石英和玻璃隕石。尤卡坦半島上的圓形地貌結(jié)構(gòu)，正是科學(xué)家尋覓了十年之久的導(dǎo)致恐龍絕滅的隕石坑。

K-T界限清晰的顯示了地質(zhì)分層

研究人員依靠這些線索揭示億萬(wàn)年前的發(fā)生的事情

（圖：shutterstock）▼

?？颂K魯伯隕石坑的發(fā)現(xiàn)，填補(bǔ)了白堊紀(jì)末撞擊假說(shuō)的關(guān)鍵一環(huán)，提供了最為直接的實(shí)證依據(jù)。此后，對(duì)于該隕石坑與白堊紀(jì)末絕滅事件的研究進(jìn)入了高潮。而隨著研究的不斷深入和科學(xué)家們的推演，關(guān)于這次撞擊事件的細(xì)節(jié)和其造成的毀滅災(zāi)難，逐漸水落石出……

毀滅的奏鳴

距今6600萬(wàn)年前，一顆直徑約10公里的小行星從東北方向，以每秒20公里的速度、大約45-60°角傾斜著撞擊在尤卡坦半島的西北角上，撞擊中心正位于今日的希克蘇魯伯港。

?？颂K魯伯港口今天就建立在這個(gè)

由小行星撞擊出來(lái)的天然淺海灣里

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

撞擊產(chǎn)生的能量高達(dá)10兆噸TNT所產(chǎn)生的效果。人類歷史上制造的威力最大的武器為前蘇聯(lián)的沙皇氫彈，其破壞力為5000萬(wàn)噸TNT當(dāng)量。希克蘇魯伯小行星撞擊產(chǎn)生的破壞力為其200萬(wàn)倍，是二戰(zhàn)期間投擲在廣島和長(zhǎng)崎的“小男孩”原子彈破壞力的760億倍。

沙皇氫彈的爆炸甚至引發(fā)了北美洲地殼3厘米的位移

（圖：bilibili）▼

這顆小行星一部分撞擊到了地面，一部分撞在了海底，在撞擊中心引發(fā)了約9-11級(jí)的地震。8級(jí)的汶川地震已造成了巨大的人員傷亡和地貌的改變，而?？颂K魯伯小行星的撞擊則直接將撞擊點(diǎn)40公里范圍內(nèi)、地表下厚達(dá)20公里的地殼像犁地一樣翻了個(gè)底朝天。

撞擊引發(fā)了巨大的海嘯，海浪高度可達(dá)100米，平均高度也有16米；而20世紀(jì)以來(lái)記錄過(guò)的最大海嘯，浪高最大為25米。

2004年造成22.6萬(wàn)人死亡的印度尼西亞海嘯

海浪高度為10米（圖：維基百科）▼

2500公里外的陸地生物都受到此次撞擊的直接影響而死亡。這一范圍以內(nèi)的區(qū)域則被完全毀滅，一切生物可以說(shuō)是被瞬間消滅，尸骨無(wú)存，其在地球表面的存在痕跡被全然抹去。

小行星在撞擊地表時(shí)即因高溫而融化成為巖漿。飛濺的巖漿直接拋射到了大氣層之外，在飛行的過(guò)程中冷卻形成玻璃隕石。

天外來(lái)客在進(jìn)入大氣層時(shí)就會(huì)燃燒，升至一個(gè)很高的溫度

還會(huì)在下落過(guò)程中不斷炸裂，增大了破壞范圍

（圖：shutterstock）▼

一部分因速度過(guò)快直接飛出大氣層的邊界，飛向了宇宙深處，而大部分拋射物則在地球引力的作用下再次落下，并在下落過(guò)程中迅速升溫，形成了一場(chǎng)全球范圍的火焰雨，其破壞力不亞于撞擊直接造成的破壞。

熾熱的隕石密集地砸向地面，點(diǎn)燃了森林并迅速蔓延。據(jù)估計(jì)，當(dāng)時(shí)70%的森林都在這場(chǎng)火焰雨之中化為焦土。

天降隕石將一切化為焦土

恐龍這樣的龐然大物在這場(chǎng)災(zāi)難面前亦顯得微不足道

（圖：shutterstock）▼

雪上加霜的是，由于撞擊點(diǎn)恰位于淺海岸邊，而?？颂K魯伯港旁邊的淺海海底中沉積著兩種物質(zhì)：灰?guī)r和石膏。撞擊一方面將陸地上的巖石化為齏粉拋向天空，另一方面也將海底的灰?guī)r和石膏碎屑撒向了大氣。

這顆小行星不偏不倚地

以能造成最大破壞力的角度砸在了尤卡坦半島

（圖：shutterstock）▼

由于灰?guī)r的成分中絕大部分是碳酸鹽，高溫使得其賦存形式改變，釋放出天量二氧化碳——溫室氣體的主要成分。

石膏是一種硫酸鹽，而飄散在大氣中的石膏顆粒則形成了硫酸鹽氣溶膠——這正是形成酸雨的主要成分。

先是火焰從天而降，又是酸雨

絲毫不給地面生物喘息的機(jī)會(huì)

（圖：shutterstock）▼

遮天蔽日的灰塵沖進(jìn)平流層，如一面黑幕將地表與溫暖的太陽(yáng)光隔絕。地球進(jìn)入了長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年暗無(wú)天日的核冬天，氣溫驟降。二氧化碳釋放形成的溫室效應(yīng)又如一層高效的隔熱罩，維持著地球表面的寒冷狀態(tài)。

而累積在大氣中的硫酸鹽氣溶膠則形成酸雨落回地面，對(duì)垂死掙扎的森林體系趕盡殺絕。

以上這一切都發(fā)生在撞擊的那一天。

（圖：shutterstock）▼

然而這僅僅是個(gè)開(kāi)始。無(wú)盡的黑暗摧毀了生態(tài)系統(tǒng)的根基：植物。由于失去太陽(yáng)光，植物因無(wú)法進(jìn)行光合作用而迅速衰亡。加之森林大火和酸雨的破壞，存活的植物也不過(guò)是茍延殘喘。

而彼時(shí)，恐龍的體型已經(jīng)演化至極致，大型植食性恐龍每日都需要大片樹(shù)林的供給。這一場(chǎng)浩劫直接造成了毀滅性的饑荒。大型植食性恐龍率先因食物短缺而死。

核冬天后，地表暗無(wú)天日

所有生物無(wú)論強(qiáng)弱，在死亡面前都一貫平等

（圖：壹圖網(wǎng)）▼

緊接著，以大型植食性恐龍為食的大型肉食性恐龍，也在饑寒交迫中走向死亡。整個(gè)生態(tài)鏈遭遇毀滅，包括恐龍?jiān)趦?nèi)的大型動(dòng)物宣告絕滅。

與之相對(duì)地，消耗量小、善于保暖和尋找庇護(hù)的鳥(niǎo)類和哺乳動(dòng)物，以及能夠忍饑挨餓的鱷類與龜類則存活了下來(lái)，熬過(guò)了漫長(zhǎng)的災(zāi)難歲月，并最終得以在新生代迎來(lái)蓬勃的發(fā)展。

我們的祖先，制勝的秘訣就是茍

（來(lái)源：Nature ?Davide Bonadonna）▼

對(duì)于白堊紀(jì)末大絕滅事件的研究仍在繼續(xù)，相關(guān)的細(xì)節(jié)還在不斷明晰，但關(guān)于這場(chǎng)隕擊的時(shí)間、地點(diǎn)和產(chǎn)生的影響，目前暫不存在顯著的爭(zhēng)議。?？颂K魯伯小行星撞擊事件，就是造成白堊紀(jì)末生物大絕滅的主要原因，是壓死恐龍的最后一根稻草。

解決了這個(gè)問(wèn)題后，大家關(guān)注的另一個(gè)問(wèn)題則是：盛極一時(shí)的恐龍，真的是因?yàn)檫@一次事件而絕滅的嗎？

有研究表明，大型植食性恐龍的多樣性和生態(tài)適應(yīng)性在小行星撞擊事件發(fā)生前，已經(jīng)出現(xiàn)了下降的趨勢(shì)。而恐龍家族中的“異端”，帶羽毛的恐龍家族，則在向鳥(niǎo)類演化的道路上越走越遠(yuǎn)，適應(yīng)性不斷增強(qiáng)。

體型較小，善于攀援樹(shù)棲的帶羽恐龍

在這場(chǎng)無(wú)差別襲擊中幸存了下來(lái)

（始祖鳥(niǎo)的化石，圖：shutterstock）▼

可見(jiàn)，多樣性下降的非鳥(niǎo)恐龍（也即傳統(tǒng)印象中的那些恐龍，如霸王龍、三角龍、鴨嘴龍等等）已經(jīng)處在不可避免的衰落之中，小行星撞擊不過(guò)加速了他們?cè)缫炎⒍ǖ臏缤觥?/p>

生命不息，演化不止。適者生存才是銘刻在DNA中的不變法則。毀天滅地的災(zāi)難襲來(lái)，無(wú)人可以預(yù)知，唯有適應(yīng)瞬息萬(wàn)變的環(huán)境，才能等來(lái)萬(wàn)象更新的嶄新時(shí)代。

沒(méi)有什么可以永世長(zhǎng)存

人類要時(shí)刻警惕自我的膨脹

（圖：shutterstock）▼

參考資料：

1.Alvarez, Luis; Alvarez, Walter; Asaro, Frank; Michel, Helen. 1980. Extraterrestrial Cause for the Cretaceous-Tertiary Extinction". Science. 208 (4408): 1095–1108.

2.Hildebrand, Alan R.; Penfield, Glen T.; Kring, David A.; et al. 1991. Chicxulub Crater; a possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatan Peninsula, Mexico. Geology. 19 (9): 867–871.

3.Schulte, Peter; Alegret, Laia; Arenillas, Ignacio; et al. 2010. "The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary". Science. 327 (5970): 1214–1218.

4.Kinsland, Gary L.; Egedahl, Kaare; Strong, Martell Albert; Ivy, Robert. 2021. Chicxulub impact tsunami megaripples in the subsurface of Louisiana: Imaged in petroleum industry seismic data. Earth and Planetary Science Letters. 570: 117063

5.Pope KO; Ocampo AC; Kinsland GL; Smith R. 1996. Surface expression of the Chicxulub crater. Geology. 24 (6): 527–530.

6.Condamine, F.L., Guinot, G., Benton, M.J. et al. 2021. Dinosaur biodiversity declined well before the asteroid impact, influenced by ecological and environmental pressures. Nat Commun 12, 3833.

*本文內(nèi)容為作者提供，不代表地球知識(shí)局立場(chǎng)

封面：《甜蜜的死亡》

END

原標(biāo)題：《大沖擊！你我都是幸存者的后代》

閱讀原文