上世紀七十年代末,地質學家格倫·彭菲爾德在尤卡坦半島進行石油勘測時,發現了一個直徑達到180公里的巨型隕石坑。在隕石坑的地下沉積物中,他還找到了大量的衝擊石英、重力異常、玻璃隕石等等證據,足以見得當時隕石墜落後絕對是一場毀天滅地的災難。
Tips:隕石也稱“隕星”,是地球以外脫離原有執行軌道的宇宙流星或塵碎塊飛快散落到地球或其它行星表面的未燃盡的石質、鐵質或是石鐵混合的物質。
格倫·彭菲爾德根據同位素檢測證明,這次撞擊正好發生在6500萬年前。這是卡在恐龍滅絕的白堊紀晚期和哺乳動物崛起的新生代之間的K-T界線,在這條生物化石几乎消失的K-T界線中,科學家早就注意到了其中有高含量的銥。銥元素在地球上並不多見,卻是隕石中常見的金屬元素。而科學家還發現了同時期由超級海嘯湧向陸地,在加勒比海沿岸堆積起來的雜亂岩石層。把這些證據全部彙集起來,學者得出了一個驚人的結論,原來恐龍滅絕,和6500萬年前的一次小行星撞擊地球直接相關。
Tips:海嘯主要受海底地形、海岸線幾何形狀及波浪特性的控制,呼嘯的海浪冰牆每隔數分鐘或數十分鐘就重複一次,摧毀堤岸,淹沒陸地,奪走生命財產,破壞力極大。
這樣的結論讓人很難接受,在撞擊那天究竟發生了什麼,能讓遍佈全球的恐龍徹底滅絕了呢?
科學家是如何還原6500萬年前的往事的?
想了解當年究竟發生了什麼,我們需要先回答一個問題,那就是科學家到底是怎麼知道6500萬年前發生了什麼呢?這個在小行星撞擊論提出的前十年,一直是困擾地質學家的一個問題。儘管學者已經知道,在K-T界線中含有大量來自外太空的銥,但這到底是區域性現象還是普遍現象,學者還需要更多的線索。於是,學者在墨西哥尤卡坦半島的深海中鑽取岩石樣本,透過其中的衝擊物,確定了這顆隕石撞擊地球究竟產生了多大的能量。
Tips:洋底的岩石大多屬於層2的範疇,是深部岩漿溢位,在洋底冷凝而成的岩石。大洋地殼從結構上可分為3層,層1為沉積層,層2以玄武岩為主,層3包括輝長岩和超基性岩等。
另外,來自丹麥海岸的岩石斷崖還提供了新的線索,這裡的K-T界線中有大量魚骨化石和硫化物沉積,說明撞擊後全球範圍內都出現了不同程度的大火,而全球範圍的銥沉積,表明在撞擊之後的數年裡,地球應該都處在類似於核冬天的黑夜之中。之後又有學者根據沉積的數量,推算出了這顆小行星的質量大概為3000億噸,直徑大概在14公里左右。由此,科學家復原了當時隕石墜落的可怕景象。
恐龍滅亡的那天發生了什麼?
在6500萬年前的某一天,一顆直徑大約14公里左右的小行星向地球襲來。相比於地球1.3萬公里的直徑,這顆小行星的直徑並不大,但是這顆至少一25公里每秒進入大氣層的小行星釋放的能量已經足夠改變地球的樣貌。
Tips:魚屍體上面和下面的泥砂變成了堅硬的沉積岩,夾在這些沉積岩中的魚的屍體,也變成了像石頭一樣的東西,且十分堅硬,這就是“魚化石”。
這顆小行星大約用1秒鐘的時間穿過了大氣層,劇烈的摩擦讓它的底部溫度上升到了三倍於太陽表面的溫度,就連加勒比海古代火山島鏈附近的空氣都被巨大沖擊吹飛,形成了真空地帶。而撞擊之後產生的能量,相當於100萬億噸TNT炸藥爆炸的能量,約等於廣島原子彈的70億倍。
Tips:加勒比海Caribbean Sea,是位於西半球熱帶大西洋海域的一個海,全面積275.4萬平方公里。
在撞擊點,不到100米深的淺海在短時間內快速蒸發,衝擊波將周圍的海水全部吹向天空,引起高度超過千米的海嘯。而小行星則在瞬間就撞出了一個深度達到40公里的深坑,穿透了地球的上地幔,形成100公里寬的彈坑。撞擊地面和小行星爆炸產生的粉末灰塵被衝擊波吹到了40公里的高空,穿過臭氧層達到了大氣平流層,並向全世界蔓延。
Tips:廣島原子彈事件,指第二次世界大戰末的1945年8月6日美國在日本廣島投擲原子彈。8月6日和9日,美軍對日本廣島和長崎投擲原子彈,造成大量平民和軍人傷亡。
也就是說,在撞擊發生的一瞬間,方圓百公里之內的生物還沒反應過來是怎麼回事,就已經全部灰飛煙滅了。但這只是一個開始。
爆炸產生的衝擊波以7萬公里每小時的速度向四周輻射,並在10分鐘內延伸了500公里。由於空氣和地面的阻力,這時衝擊波已經減速到了每小時1000公里,但依舊有驚人的破壞力。科學家經過計算,最初的超強風暴席捲瞭如今美國南部海岸和中美洲大部分地區,破壞力足夠把所到之處的森林全部夷為平地,在這裡的所有生物,哪怕是體型巨大的恐龍,都可能被強風直接吹飛。
Tips:恐龍Dinosaur為方便研究,恐龍可分為鳥類和非鳥恐龍。其中,非鳥恐龍只生活在中生代(三疊紀、侏羅紀和白堊紀),已於6500萬年前全部滅絕。
不僅如此,強大的衝擊力還讓撞擊點周圍變成了真空環境,所以大氣勢必會再次迴流,在第一波衝擊波過後又颳起一陣強烈的逆風。生物被強大的風暴吹上天空,被同樣捲起來的石頭和樹幹砸死,就算運氣好沒有斃命,最後也會活活摔死在地上。與此同時,海嘯已經從尤卡坦半島蔓延到非洲、北美和南美海岸。至今人們還能在墨西哥的沿海城市奇虛魯伯附近,找到被海嘯推上陸地的岩石碎塊,有些岩石風化到了現在,依舊有小汽車那麼大。可見在當時,北非、北美和南美洲沿岸的生物,在遭遇了超強颶風之後,又受到了至少高達百米的海嘯衝擊。這些衝擊造就了1000公里範圍的死亡地帶,可以說只要是能看到小行星撞擊的生物都無一倖免,也算是死得最快最徹底的一波。
Tips:行星Planet,通常指自身不發光,環繞著恆星運轉的天體。其公轉方向常與所繞恆星的自轉方向相同。
這顆小行星引發的災難是全球級的,它不僅在在周圍製造了13級的超級地震,巨大的衝擊波直接傳到了地球另一面,在如今澳大利亞西北海岸外的印度洋同樣掀起了巨浪。海底的地層也全部破裂,湧出大量熔岩,導致附近海岸線的生物大批死亡。
然而,這僅僅是一個開始。在撞擊的中心,一堆熾熱的熔岩物質被爆炸直接送進了大氣層中,因為小行星在撞擊後的幾秒鐘裡形成了真空環境,所以這些熔岩沒有受到多少阻力,高度達到了20萬公里。這些熔岩有的再也沒有回到地球,變成了內太陽系的小行星。隨後重新回到大氣層中再次變成隕石。在地球引力的作用下,大量岩石和灰塵開始回落,重新進入大氣變成熾熱的火球,成為隕石雨,全球性的野火就此開始了。
Tips:熔岩,是已經熔化的岩石,以高溫液體呈現,常見於火山出口或地殼裂縫,一般溫度介於700-1200℃,雖然熔岩的黏度是水的十萬倍,但也能流到數里以外後才冷卻成為火山岩。
根據估計,回到地球的隕石雨,密度達到了每平方米10公斤左右,這些岩石在大氣層中燃燒,把整個天射了大部分熱量,要不然整個地球的生態圈可能會被徹底摧毀,只剩下微生物可以苟延殘喘。有學者認為,流星撞擊地球時產生的“熱脈衝”會將雲層蒸發成水蒸氣,在這個過程中吸收了大量熱量。這些超厚的雲層也避免其他地區的生物被活活熱死。其中受災最嚴重的區域,如美洲、太平洋和亞洲、歐洲和大西洋在隕石雨的摧殘下已成焦土,能活下來的生物都是運氣超好的幸運兒,而歐洲和大西洋的大部分地區幾乎未受影響。如果說這次小行星撞擊只有這點災害,或許恐龍等一系列生物還有延續的可能。但隨之而來的,是難熬的全球性大降溫。
Tips:微生物指形體微小、構造簡單的生物的統稱。絕大多數個體用顯微鏡才能看到,廣泛分佈在自然界中,如細菌、立克次體、支原體、衣原體、病毒、單細胞藻類、原生動物等。
被隕石撞擊進入大氣的灰塵遮天蔽日,其中含有大量的硫化物,它們在大氣層中可以反射至少80%的陽光。在接下來的幾個月裡,從地表幾乎看不到太陽,一切都被籠罩在黑暗之中,直到一年後,地球上大部分時候都是昏沉沉的土黃色。地球可能進入了十年的寒冬,全球平均氣溫下降到了零下20度左右。缺少陽光的照射,讓植物和海洋中的浮游生物大量死亡,它們是食物鏈最基礎的角色,沒有了它們,整個食物鏈就陷入崩潰之中。
Tips:浮游生物plankton,在海洋、湖泊及河川等水域的生物中,自身完全沒有移動能力,或者有也非常弱,因而不能逆水流而動,而是浮在水面生活,這類生物總稱為浮游生物。
而失去陽光的地表也開始迅速降溫,冰河紀隨之到來。而這還不是全部。撞擊形成的高熱環境和之後的隕石雨,讓大氣中的氣體電離,形成一氧化氮,這些物質又和水蒸氣結合形成硝酸,強烈的酸雨降落在土地和海洋之中。岩石中的重金屬在強酸的腐蝕下進入海洋,昔日生機勃勃的地方活生生變成了一碗毒湯。
在嚴寒之下,恐龍這類變溫動物直接死亡,而其他大型動物也因為找不到食物而難以倖免。全球至少有75%的物種在隨後的幾年裡消失了,其中包括90%的浮游生物物種。這些動物屍體連同燒燬的森林在之後變成了菸灰狀的碳沉積物,向6500萬年後的我們訴說著當時的故事。
Tips:酸雨是指pH小於5.6的雨雪或其他形式的降水,主要是人為地向大氣中排放大量酸性物質所造成的。
根據從世界各地採集到的岩石樣本,學者估計大火至少燒掉了地表1000億噸的有機物,其中有一半都是生物的遺骸。不過在這樣的災難下,有一類生物卻憑著先天優勢開始崛起,成為了地球新一代的霸主。這就是白堊紀早期的哺乳動物。它們身材嬌小,躲在地洞之中生存,雜食性的它們什麼都吃,還非常好養活。最關鍵的是,它們會在子宮裡培育後代,並且會長時間照顧子嗣,這讓小型哺乳動物在災難之中挺到了最後。
Tips:掠食者擁有10米長的巨型生物,是個無所不食的生物,幾乎沒有天敵,可以殺死一切比自己小的生物包括滄龍科海洋爬行類。
如今,不管是人類、還是大象熊還是其他哺乳動物,都是這些在大撞擊中倖存下來的小哺乳動物的後代。作為後來者的我們應該慶幸,如果當初恐龍沒有因此滅絕,哺乳動物就永無出頭之日,我們人類不可能存在了。
結語
其實,像這樣毀天滅地般的物種滅絕事件,在地球上已經發生過很多次了。科學家在分析地層之後發現,地球曾經經歷過五次物種大滅絕。而且這些滅絕事件的原因都大致類似,有的是小行星撞擊,有的是超級火山爆發,尤其是小行星撞擊事件,似乎並不是偶然發生,而是有一定的規律。學者認為,每隔2600萬到3000萬年間,地球就會經歷大規模的彗星和小行星撞擊事件。
Tips:火山噴發volcanic eruption,地質學專業術語,是一種奇特的地質現象,是地殼運動的一種表現形式,也是地球內部熱能在地表的一種最強烈的顯示
這可能是因為太陽系正在圍繞銀河系中心旋轉的緣故,每隔數千萬年,太陽系就要穿越銀河系中天體比較密集的平面一次。不過下次到底是什麼時候,沒有人能給出確切的答案。1908年6月,一顆大型隕石進入地球大氣層,在通古斯上空爆炸,留下了一個困擾了人類近百年的迷思。直到明白它是一顆隕石之後,人們才明白當時地球面臨著多大的危機。還好它只是在無人的西伯利亞上空爆炸,如果是直接掉進海里,或者掉進內陸,蘇聯的歷史都會被直接改寫。
Tips:銀河系整體作較差自轉。在太陽處的自轉速度約220千米/秒,太陽繞銀心運轉一週約2.5億年。銀河系的目視絕對星等為-20.5等,銀河系的總質量大約是太陽質量的1.5萬億倍。
所幸的是,以人類目前的技術,一顆類似白堊紀大滅絕的小行星如果會撞向地球,我們已經可以提前一個月做出預警。依靠這一個月,我們完全可以發射熱核武器,改變它們的軌道。所以,人類大概不會再被小行星威脅。相反,那些直徑小於100米的小天體,我們直徑還沒有防備。在未來,隕石掉落造成傷亡,依舊是有可能發生的,但想要毀滅我們,怕是不太可能了。