

墨西哥尤卡坦半岛西海岸附近,坐落着深达12英里、宽6.2英里(约19.3公里)的希克苏鲁伯陨石坑。这个形成于6600万年前的撞击坑,正是那颗巨大陨石撞击地球、导致恐龙和地球上约四分之三生命灭绝的地点。但新的证据表明,这次撞击的破坏力比之前认识到的还要大。
今天发表在《AGU Advances》杂志上的一项研究表明,这颗陨石还引发了一场巨大的海啸,巨浪高达一英里,冲刷着距离墨西哥撞击点数千英里的海底。一个研究团队构建了第一个在同行评审期刊上发表的希克苏鲁伯撞击海啸全球模拟,并回顾了全球100多个地点的地质记录,以确定海啸的路径和威力。
“这场海啸的威力足以扰动和侵蚀全球一半海洋盆地的沉积物,导致沉积记录出现空白或沉积物混乱,”该研究的主要作者Molly Range在新闻稿中表示。她曾在密歇根大学攻读硕士学位期间,为硕士论文进行了这项模拟研究。
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研究团队估计,希克苏鲁伯撞击海啸的初始能量是2004年印度洋地震海啸能量的30000倍。那场毁灭性的灾难造成超过23万人死亡,是近代有记录以来最大的海啸之一。
为了确定海啸的威力,研究团队分析了165个海洋边界剖面(即小行星撞击地球时沉积在地质记录中的海洋沉积物)的已发表记录和沉积岩芯。这些岩芯就像地球的时间胶囊,科学家们可以分析岩石、沙子和冰层,以更好地了解数百万年前的地球。
白垩纪-古近纪界线(也称为K-T界线)标志着小行星撞击的时间点,也结束了白垩纪。通过这些边界剖面的沉积物,他们发现撞击海啸主要向东和东北方向(进入北大西洋)扩散,然后通过曾分隔北美洲和南美洲的中美洲海道向西南传播。最后,海啸扩散到南太平洋。
“我们在最上层白垩纪海洋沉积物中观察到的侵蚀和不整合分布与我们的模型结果一致,这让我们对模型的预测更有信心,” Range说道。
研究人员还利用边界剖面沉积物确定了这些盆地海底的流速。在一些附近区域,水流速度可能达到每小时0.4英里(每秒20厘米),这种速度足以侵蚀海底的细粒沉积物。相比之下,南大西洋、北太平洋、印度洋以及今天的地中海地区似乎基本不受海啸最强烈的侵袭。
在新西兰南北岛东海岸发现了白垩纪-古近纪界线的露头,距离撞击坑遗址超过7500英里(12000公里)。“我们认为这些沉积物记录了撞击海啸的影响,这或许是对这一事件全球重要性的最有说服力的证据,” Range说道。
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为了创建这场大灭绝事件的计算机模型,一个名为hydrocode(流体动力学代码)的大型计算机程序模拟了灭绝事件最初混乱的10分钟。模拟中的小行星模型基于之前的研究,这些研究发现导致恐龙灭绝的太空岩石直径为8.7英里,速度为每小时27000英里。在撞击浅海区域的地球地壳后,一个宽62英里(100公里)的陨石坑将浓密的尘埃和烟灰抛入大气层。
根据模拟,撞击物质在撞击后两分半钟形成了一个高2.8英里(4.5公里)的波浪,当物质落回地球时,波浪随之消退。撞击尤卡坦半岛10分钟后,一个高0.93英里(1.5公里)的海啸波开始向各个方向涌入海洋。
这个10分钟的模拟被输入了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)使用的两个海啸传播模型(分别称为MOM6和MOST),用于追踪和理解这些巨大的海浪。密歇根大学古海洋学家、该研究的合著者Ted Moore在新闻稿中表示:“这里的重要发现是,两个配方不同的全球模型得出了几乎相同的结果,并且地质数据中完整的和不完整的剖面与这些结果一致。”“模型和验证数据非常匹配。”
模拟结果与地质发现相符,显示撞击后约一小时,海浪已从墨西哥湾扩散到北大西洋。撞击后四小时,海啸穿过中美洲海道进入太平洋,在第一天结束时,海浪已经横跨了大部分太平洋,并从两边进入印度洋。撞击后48小时,巨大的海啸波已抵达地球上大部分海岸线。
“根据海岸的几何形状和前进的海浪,大多数沿海地区将受到不同程度的淹没和侵蚀,”研究人员表示。“任何有历史记载的海啸都无法与之相比。”