导致恐龙灭绝的小行星很可能来自木星以外的深空

对希克苏鲁伯撞击物的同位素分析可能最终证实其极其罕见的起源和组成。
Artist impression of a large asteroid impacting on Earth such as the Chicxulub event that caused the end-Cretaceous mass extinction, 66 million years ago. The illustration shows an asteroid impacting at Chicxulub. Shown in the background are planet Mars and asteroid bodies.
希克苏鲁伯撞击物可能引发了高达2英里高的海啸。图片来源:Mark Garlick

那颗很可能导致包括非鸟类恐龙在内的约地球上75%物种灭绝的小行星,不仅是一次罕见的大规模灭绝事件——这颗罪魁祸首的太空岩石本身就是宇宙中的稀有之物。在一项于8月15日发表在《美国科学促进会》杂志(*AAAS*)上的研究中,一个国际研究团队揭示了分隔白垩纪和古近纪(也称为K-Pg界线)的著名希克苏鲁伯撞击物,是一颗极其罕见的碳质小行星,其起源来自木星轨道之外。

地球在其生命周期中经历过不同规模的灭绝事件,但只有“五大灭绝”可以说得上是真正的大规模“大规模灭绝”情况。在每一次事件中,至少有70%的海洋和陆地生命由于气候、食物来源以及我们所知生命的其他必需品发生剧烈变化而消失。最近一次大规模灭绝——为人类进化铺平道路的那次——发生在6600万年前,当时一颗直径约六英里的小行星以约每秒12英里的速度撞击了地球。

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这颗小行星(以附近的现代奇克苏鲁伯普韦布洛社区命名)撞击墨西哥湾,也就是现在的尤卡坦半岛,其威力相当于100太吨TNT,或比广岛和长崎的原子弹爆炸威力大十亿多倍。直接后果包括形成一个宽62英里、深19英里的瞬时空腔,时速620英里的狂风,以及高达2英里高的海啸,席卷了周围的海岸线。约25万亿公吨的碎片和灰烬也被抛入大气层,其中一部分很快落回地面并引发了导致地球70%森林被毁的野火。希克苏鲁伯事件发生后的最初几年,全球气温因温室效应而迅速升高,随后进入了一个持续的低温时代,继续扼杀生命并灭绝物种。许多专家认为,正是在这段时间,非鸟类恐龙完全灭绝,为人类这个尺寸的物种腾出了地球主导地位的“职位”。

Photograph of the 66-million-year-old Cretaceous-Paleogene (K-Pg) boundary layer at Stevns Klint in Denmark. This boundary layer contains the globally distributed fallout produced by the asteroid impact at Chicxulub (Mexico).
丹麦斯蒂夫斯克林特(Stevns Klint)6600万年前的白垩纪-古近纪(K-Pg)界线层的照片。该界线层包含希克苏鲁伯撞击产生的全球性散布的沉降物。图片来源:Philippe Claeys

然而,尽管研究人员近年来可以通过仔细的地质勘探来重建这些可怕的细节,但希克苏鲁伯撞击物的确切成分一直不确定。为了调查这些悬而未决的问题,科隆大学地球化学教授Mario Fischer-Gödde及其全球同事收集了在K-Pg界线层采集的样本。与此同时,他们还检查了过去5.41亿年间发生的另外五次小行星撞击的样本,以及可追溯到35亿年前的太古代撞击相关层位的球粒。最后,他们还获得了两块碳质(C型)陨石的碎片。

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虽然没有哪个理论是万无一失的,但现有证据无疑指向希克苏鲁伯撞击物是K-Pg界线事件的催化剂。世界各地的K-Pg界线层中都发现了高含量的铂族元素(PGEs)。除了钌,铱、锇、铂、铂和铑在地球上很稀有,但在陨石中很常见,因此全球分布的PGEs与引发大规模灭绝的事件是一致的。

在比较了这些样本后,Fischer-Gödde的团队发现K-Pg界线层的钌同位素特征在整个地层中保持一致,并且与来自太阳系外部的C型陨石的特征非常吻合。相比之下,其他陨石显示的钌同位素组成则更接近于来自太阳系内部的更常见的硅质(S型)小行星。

有了这些新证据,研究人员也自信地排除了彗星作为希克苏鲁伯撞击物的可能性,并开始对他们古代太古代的样本进行理论推测。与希克苏鲁伯撞击物一样,这些颗粒也与碳质球粒陨石小行星一致,这意味着来自木星以外遥远深空的陨石,可能在地球地质形成的最后阶段就曾来到地球。

 

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Andrew Paul

特约撰稿人

Andrew Paul 是 Popular Science 的特约撰稿人。


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