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地球灾难史与机遇图解(7)小行星撞地球!
送交者: 格致夫 2014年05月22日12:08:57 于 [教育学术] 发送悄悄话

 

除了华夏传统文化中虚构出来的龙,国人最熟悉、却从未见过的一种动物应该就是恐龙了。古生物学界有确凿证据证明,恐龙灭绝于6500万年前,这相当于我们地球历史周周日晚9时30分。现代人往往为这一巨型动物的灭绝而惋惜不已,甚至幻想着通过基因工程能够复活这个古老的物种。但恐怕没有多少人想过,恐龙消亡的最大意义在于为人类登上历史舞台扫除了一个难以逾越的巨大障碍!

恐龙为何会灭绝?在很长一个时期内,科学界并无确切答案。这件地球与人类演化史上的特大“案件”,直到最近几十年才成功告破,并找到真正的“元凶”。

约30多年前,生物学家施密特在地质学上的K-T界线层(介于白垩纪和第三纪之间的界线,形成于6500万年前)发现了富含稀有金属铱的成分!这一发现立即震惊了科学界。因为地球上的绝大多数金属铱都深埋在距地表6300公里深的地核内,但来自外太空的陨石和小行星上一般都含有铱。如果在地球表面找到了铱,就意味着与外来星体有关!由此,相关研究者很快得出推论:6500万年前(地球历史周周日晚9时30分),来自外太空的一颗小行星撞上了地球,导致70%生物大灭绝的惨剧,这其中就包括称霸地球达1亿5千万年的巨型生物——恐龙家族。

但推论需要直接证据证明,要想结案起码应该找到“犯罪现场”才有说服力。于是,科学工作者们在全球范围内展开寻找撞击坑的工作。通过研究稀有金属铱在世界各地的分布,他们预测出:撞击坑规模一定很大,直径应该在200公里左右。通过考察美国现存的陨石坑岩石特征,特别是通过分析特征层在不同区域的厚度变化,有研究者推测出,K-T界线撞击坑大致地理位置应该在加勒比海一带。但搜寻工作始终一无所获。

直到1978年,一家石油公司在勘探井中偶然发现,在墨西哥近海逾千米深地下存在一个巨大的马蹄形特殊结构层,它具有撞击坑的所有特征。其宽度达到180公里,深度达19公里,再加上外撞击圈其直径可达200公里,这与预测的K-T界线撞击坑尺度完全吻合! 

对钻井取出的岩芯样品化验分析发现,其中含有稀有金属铱,石英结构粉碎特征也符合撞击特征。研究者们相信,寻找已久的K-T界线撞击坑就在这里!

海底的证据已经相当充分,但事情并没有完,研究者又在陆地找到了新的证据!墨西哥玛雅文化遗址区存在一些石灰岩溶岩坑,古玛雅人把这些天然井用作献祭池。这类天然井通常出现在地层断裂带上或岩层薄弱处。

 

 

有研究者通过研究卫星影像资料发现,这些石灰岩天然井并非处于岩层天然断裂带上,而是呈环形分布!查阅对比石油公司的地质资料后发现,这些溶岩井正是分布于撞击形成的环形破碎带上,与石油公司发现的撞击坑完全符合。这就进一步证实了撞击坑的真实性和其巨大规模。

 

找到了K-T界线撞击坑后,研究者们以坑的尺度、环境条件等信息为基础,并通过实验室模拟试验,终于可以推演出6500万年前那场惨烈大撞击的大致发生过程、规模、及其后果。

研究者们相信,6500万年前来自外太空的那颗巨型岩体尺度约10公里,重达1000亿吨,以72000公里的时速冲入太阳系,最终以20倍子弹的极高速度撞入地球浅海中。

由于极高的撞击能量一部分转化为热能,撞击中心的温度高达华氏16000度,部分岩石熔化为岩浆。从撞击坑飞出的熔岩时速高达40000公里,相当于无数颗超音速熔岩飞弹向四周飞散。有人甚至认为,少量飞出的熔岩可以摆脱地球引力范围飞向月球!据模拟估算,从撞击坑被炸飞的岩石总量可达5000亿吨。

一些超高速飞出的熔岩可达地球最远处,就是地球另一面的南极和西伯利亚也可抵达。由此引发全球规模的森林大火。与此同时,超高温风暴以3000余公里的时速从撞击点向周围爆开。撞击还引发超大规模海啸,海浪高达近百米。这次撞击类似一超大规模核爆炸,除了部分海洋生物和居于地下洞穴内的少量陆地动物,地表各类动植物均未能幸免,恐龙这类大型陆地动物更是首当其冲被灭绝。

 


 

大碰撞过后,随着森林大火的自行熄灭,地球复归平静。但混杂着粉尘、烟雾和各种有害气体的混合物充斥整个地球大气层。


图片中,女研究者背后是计算机模拟大碰撞影像。

 

据研究者分析,撞击坑所在的位置是一个极其糟糕的撞击点,此处岩土层中富含硫。大碰撞导致数吨的二氧化硫气体进入地球大气层,对阳光形成反射屏障。即使最初形成的各类尘埃回落地面后,这些气体仍然漂浮于高空大气层。这一效应导致碰撞后的酷寒严冬期又延长一两年之久。最终,它们与大气中的水结合形成硫酸微滴,以酸雨形式落回地面。

 

各类岩土层不仅由硅酸盐构成,石灰岩类岩层的主要成分是碳酸盐。这次大碰撞的高温还导致巨量二氧化碳等温室气体的释放蒸发。据模拟估算,其总量可达数十亿吨,相当于燃烧石化燃料3000年的效果!这一效应的直接结果,就是在经历了长达两三年的酷寒期之后,地球又进入一个更加漫长的酷暑期。有研究者认为,地球气温在大碰撞发生后数百年才逐渐恢复正常!

长达两三年的寒冬,加上更加漫长的高温气候,对少量幸存下来的各类动植物都是一个前所未有的严峻考验。恶劣的气候导致植物匮乏,这首先导致草食动物的死亡,然后是食物链上的其它动物……

这场大劫难导致恐龙等大型陆地动物的灭绝,而一些生活在洞穴中的小型哺乳动物则幸运地活了下来。这些活下来的小型动物属于杂食类,几乎什么都吃,这使它们在极端严苛的环境下也能生存。此外,哺乳动物胎生的特点较之卵生也为严苛条件下的维持繁衍创造了必要条件。


经历这场大灾难幸存下来的这些小型动物,失去了绝大多数威胁其生存的天敌,从而有了更好的生存与发展环境。一句话,正是因为恐龙灭绝了,人类的祖先哺乳动物才能繁衍,并最终进化为今天的人类。从这个意义上讲,人类应该感谢6500万年前的这场大灾难!而人类最早大约300万年前出现在非洲。按照本文一直采用的地球历史周衡量,人类仅仅出现10分钟左右而已。


无疑,小行星撞地球导致恐龙家族和其它生物灭绝,是一个小概率事件,但小概率事件并非不可能事件。科学工作者们基于大量的研究认为,类似规模的大碰撞几千亿年就会发生一次。当然,碰撞规模越小,发生的概率就越高。

最后,或许有人会抛开概率提出这样的问题:假如今天再遭遇类似的大碰撞危机,人类的命运将会如何?

笔者对此相当有信心。理由也不复杂。1】在计算机科学辅助下的天文学已经具有相当令人满意的预测能力。天文学家可以提前很久发现可能与地球相撞的小行星或巨型陨石。2】在获得提前预报的前提下,人类核武技术和空间飞行技术相结合可以改变类似规模的小行星或巨型陨石的运行轨迹,从而避免与地球相撞。

举一个例子即可清楚目前人类核技术的威力。前苏联乌克兰地区切尔诺贝利核电站第4号核反应堆内全部核燃料拥有的放射性污染威力相当于日本广岛、长崎两颗原子弹总和的100倍!时过境迁20年后,戈尔巴乔夫向记者透露:我们计算过我们最具威力的SS18核导弹,一颗核导弹的威力就是切尔诺贝利的100倍!这意味着一颗SS18的威力相当于广岛、长崎两颗原子弹总和的1万倍!而前苏联当时拥有2700颗核导弹!

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