希克蘇魯伯隕石坑

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雷達的探測呈現出直徑180公里的希克蘇魯伯隕石坑邊界。影像來源:NASA/JPL-Caltech

希克蘇魯伯隕石坑英语Chicxulub crater),又譯契克苏勒伯陨石坑,是一個位在墨西哥猶加敦半島的撞擊隕石坑,埋藏在地表之下。這個隕石坑的名稱,取自於隕石坑中心附近的城市希克蘇魯伯;希克蘇魯伯在馬雅語意為「惡魔的尾巴」[1]。根據推測,隕石坑整體略呈橢圓形,平均直徑約有180公里,是地球表面最大型的撞擊地形之一。希克蘇魯伯隕石是全世界所有已知爆炸事件中規模排名第一的,規模相當於100萬億噸黃色炸藥(1014TNT當量)。

在70年代晚期,地質學家Glen Penfield在猶加敦半島從事石油探勘工作時,發現個這個隕石坑地形。目前已在該地區發現衝擊石英重力異常玻璃隕石等地質證據,可證明希克蘇魯伯隕石坑是由撞擊事件造成。從岩石的同位素研究得知,希克蘇魯伯隕石坑的年代約為6,500萬年前,時當白堊紀古近紀交接時期。由於該隕石坑的規模與年代,希克蘇魯伯隕石坑常被認為是造成白垩纪-第三纪灭绝事件的成因,並造成恐龍等生物的滅絕;但也有科學家提出當時另有其他的滅絕因素[2]。近年來,另有多重撞擊理論,認為當時有許多顆隕石在短時間內撞擊地球,而希克蘇魯伯隕石坑僅是其中一顆。另有天文研究指出,這些隕石是在1億6,000萬年前分裂而成[3]。2010年3月5日,一个国际研究小组在《科学杂志上发表研究报告,确认在6500万年前,一颗小行星撞击今天墨西哥境内的希克苏鲁伯地区是造成白垩纪-第三纪恐龙大灭绝的原因。[4]

發現[编辑]

希克蘇魯伯隕石坑的重力異常

早在1951年,墨西哥石油公司就已在猶加敦半島開鑿數個鑽井,曾經在約1.3公里深處,挖到相當厚的安山岩層。安山岩是由地球的內部地熱形成,或是由撞擊事件產生。在探勘時,這些安山岩只被認為是熔岩穹丘,但該地區很少火山地形[1]

在1978年,地質學家格倫·彭菲爾德(Glen Penfield)在墨西哥灣利用飛機進行地磁學調查,替墨西哥石油公司從事石油探勘工作[1][5]。格倫·彭菲爾德發現在猶加敦半島外海的海床之下,有個直徑達70公里的對稱環狀地形[1]。隨後他調閱於1960年代製作的猶加敦半島重力異常圖,發現猶加敦半島也有一個弧狀地形,兩者組成一個完整的圓形結構,直徑達180公里寬,中心接近希克蘇魯伯。但由於與墨西哥石油公司的合約,格倫·彭菲爾德並沒有公佈他的發現[5]

雖然墨西哥石油公司無法讓彭菲爾德公開明確的資訊,彭菲爾德以及他的上司Antonio Camargo還是於1981年的地質學年會發表了他們的研究成果[6]。由於大多數的與會者都另外參加了一場關於地球撞擊事件的專題討論會,使得當年的地質年會出席率不高,他們的成果也沒有受到重大的矚目[1]。格倫·彭菲爾德企圖獲得50年代的地質標本,但這些地質標本已經遺失。格倫·彭菲爾德企圖回到探勘地點,但無所獲,於是他放棄研究,繼續替墨西哥石油公司探勘石油。

在1980年,路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨、與兒子沃爾特·阿爾瓦雷茨弗蘭克·阿薩羅(Frank Asaro)、海倫·米歇爾(Helen Michel)等人提出白堊紀第三紀的交接時期,曾有顆小行星撞擊地球表面,造成白堊紀末期的大規模滅絕事件。在1981年,亞利桑那大學的研究生艾倫·希爾德布蘭(Alan R. Hildebrand)與指導教師威廉·波昂頓(William V. Boynton)也提出小行星撞擊地球理論,並認為撞擊地點可能位在加勒比海地區[7]。希爾德布蘭到海地進行K-T界線研究,在棕綠色黏土沉積物中找到了高含量的衝擊石英,以及類似玻璃隕石的風化物質。[1] 該地還發現由雜亂岩石構成的厚沉積層,可能是由撞擊事件引起的大型海嘯帶來的岩塊。[1] 在加勒比海地區的K-T界線,還可發現許多類似的地層[1]。海地教授Florentine Morás認為這是海地的史前火山證據,但希爾德布蘭認為這是附近曾發生撞擊事件的證據[1]。在K-T界線發現許多玻璃隕石,只有撞擊事件或核爆產生的高溫會形成這種岩石[1]

在1990年,休士頓紀事報的記者Carlos Byars告知希爾德布蘭,格倫·彭菲爾德可能在10幾年前在猶加敦半島發現撞擊隕石坑[8]。希爾德布蘭與格倫·彭菲爾德取得聯繫,另外研究了墨西哥石油公司於1951年時在另外兩處鑽井取得的樣本,儲放在紐奧良[1]。這些地質樣本都顯示著變質岩的特徵。

在1996年,一組加州地區的研究團隊,包含凱文·波普(Kevin O. Pope)、艾德里安娜·奧坎波(Adriana Ocampo)、以及Charles Duller,使用衛星影像展開研究。他們發現環狀地形上分佈著陷洞構造,這些下陷的洞或天然井被認為是撞擊坑邊緣的滑動與崩塌所造成的[9]。還有一些研究宣稱該撞擊構造另有一個大坑,直徑300公里;多數人研究的坑體只是小的內坑[10]

撞擊事件[编辑]

撞擊過程的動畫 - 亞利桑那大學Space Imagery Center製作

造成隕石坑的撞擊物體,直徑推測至少有10公里,撞擊後完全蒸發,釋出高達4.2×1023焦耳的能量,相當於100兆噸黃色炸藥(1014TNT当量[11][12]。人類歷史中最強的人造爆炸物是沙皇氫彈,爆炸威力只相当于5,000萬噸黃色炸藥[13];而希克蘇魯伯撞擊事件的能量是沙皇氫彈的200萬倍[13]。科學家估計科羅拉多州La Garita Caldera火山喷发是地質歷史中規模最大的火山爆發,那次喷发释放出1.0×1021焦耳(约2.4×1011TNT当量)的能量,也遠小於希克蘇魯伯撞擊事件[14]

效應[编辑]

希克蘇魯伯撞擊事件會引發大規模海嘯,並使大量高熱灰塵進入大氣層,而撞擊地點會在數秒內被撞擊後再度落下的噴出物覆蓋[1]。撞擊體的碎片與再度落下的噴出物,會造成全球性的火風暴。而極大的撞擊波可能引發各地的地震火山爆發[15]。撞击事件會造成大量的灰塵進入大氣層,長時期遮闢陽光,妨礙植物進行光合作用,而在食物鏈上層的草食性動物、肉食性動物也跟着滅亡,造成生態系統的瓦解。撞擊事件也可能造成大量的二氧化碳進入大氣層中,形成明顯的溫室效應[7][16][17]

该撞击很可能引起了地球自转和公转特征的改变,例如日地距离的变化,导致太阳光照强度下降,也引起了印度的火山长时间的活跃的喷发。总之多种因素,导致气候变得更加寒冷干燥温差增大等,植物光合作用下降,不利于生物的生存。 在2008年2月,德州大學的Sean Gulick等人利用地震學資料,提出該隕石撞擊到的水域,比往常所認定的更深。他們提出這將造成更多的硫酸氣溶膠,嚴重影響氣候,造成更多酸雨[18]

地質學與形態學[编辑]

在1991年,希爾德布蘭與Penfield等人研究希克蘇魯伯隕石坑的地質特徵與構成[7]。希克蘇魯伯隕石坑覆蓋在地底下方1,000公尺處,上方覆蓋者泥灰石灰岩,這些地層最早自古新世形成[7]。希克蘇魯伯隕石坑的下方則是厚達500公尺的安山岩角礫岩,在撞擊地點經常發現這些火成岩;還發現常在撞擊地點發現的大量長石輝石[19],以及衝擊石英[7]K-T界線位在地底下600公尺到1,100公尺之間;而隕石坑外5公里處的K-T界線,位於地底下約500公尺處[7]。隕石坑周圍的天然井,顯示該隕石坑撞擊後形成海盆,存在於第三紀時期[7]。這個地下水層會溶解石灰岩層,形成洞穴與天然井[20]。研究人也在海地發現似玻璃隕石證據。

起源[编辑]

在2007年9月,《自然》的一篇研究提出希克蘇魯伯隕石坑的起源[16]美國科羅拉多州美國西南研究院的研究人員威廉·波特克(William Bottke)與捷克籍科學家David Vokrouhlický、David Nesvorný,利用電腦計算出希克蘇魯伯撞擊事件的可能肇事者。根據他們的模擬計算結果,該隕石坑有90%的可能性是由一個名為巴普提斯蒂娜298 Baptistina)的小行星所造成的,該小行星直徑接近160公里,目前運行於火星木星之間;根據推論,在1億6,000萬年前,巴普提斯蒂娜小行星被一顆直徑約55公里的未命名小行星撞擊後粉碎,主要的碎片形成巴普提斯蒂娜族小行星帶,而某些碎片則闖入地球的公轉軌道,其中一顆直徑10公里的碎片,在6,500萬年前撞擊了墨西哥猶加敦半島,形成希克蘇魯伯隕石坑。希克蘇魯伯隕石坑的地質證據顯示高含量的,顯示是由碳質球粒隕石撞擊而成,巴普提斯蒂娜族小行星帶就屬於碳質球粒隕石[3][21]

滅絕事件[编辑]

加州大學柏克萊分校物理學家路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨、與地質學家沃爾特·阿爾瓦雷茨等人提出恐龍等動物與植物是因撞擊事件而滅亡。根據他們的推測,該次滅絕事件與希克蘇魯伯撞擊事件的發生時期相近,可能是因這個撞擊事件導致而成[1]。他們的理論目前被科學家廣泛地接受。但某些科學家提出異議,例如古動物學家羅伯特·巴克,提出這個規模的滅絕事件應該也會使青蛙滅亡,但牠們存活下來了[22]普林斯頓大學的Gerta Keller根據希克蘇魯伯的岩芯樣本,提出希克蘇魯伯撞擊事件發生於滅絕事件之前30萬年,因此不是滅絕事件的主因[23]

除了隕石坑以外,撞擊事件的證據還有全球各地的K-T界線的薄黏土層。在70年代晚期,阿爾瓦雷茨等人提出該黏土層有高含量的[24]。銥含量高達6ppb,而地殼的銥含量僅0.4ppb[25] 而隕石的銥含量達470ppb。[26]。隕石撞擊造成的灰塵雲在全球沉降後,便形成銥含量極高的黏土地層[27]

多重撞擊理論[编辑]

近年來,在北緯20度至70度之間的地區內,發現了更多與希克蘇魯伯隕石坑同年代的撞擊坑。例如:英國北海外海的銀坑隕石坑[28]烏克蘭波泰士隕石坑[23],這些隕石坑的規模較小,有可能是由數公噸重的物體撞擊所造成[29]。這些發現促成了此一假設:希克蘇魯伯隕石坑發生時期的白堊紀-第三紀滅絕事件,可能係由一連串隕石撞擊而造成[30]。同一時期的疑似撞擊事件還有在印度洋發現的濕婆隕石坑;但此坑狀構造的成因還有許多爭論[31]

1994年,蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星的事件,證明彗星會受行星潮汐力影響,而在撞擊前會分裂成數塊,而這些碎塊會在短時間內連續撞擊行星。蘇梅克-列維9號彗星因為木星的重力扯碎,而太陽系過去極可能發生過類似的事件[32]。在6500萬年前,地球附近可能也曾發生同樣的事[30]

但在2006年晚期,明尼蘇達大學的地質學家Ken MacLeod所完成的地質分析,卻支持單一撞擊理論。他研究了距離希克蘇魯伯隕石坑4,500公里的海底土壤與沉積物組成,而分析的結果顯示地層中僅有一層撞擊沉積物;在遠達4,500公里的距離仍未發現其他撞擊造成的沉積物,表示同時期應該只有發生過一次撞擊事件[33]。然而,提出多重撞擊理論的Gerta Keller認為這個研究結果過於主觀、誇大[34]

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

腳註[编辑]

  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 Bates, Robin (series producer), Chesmar, Terri and Baniewicz, Rich (associate producers). The Dinosaurs! Episode 4: "Death of the Dinosaur", TV-series. PBS Video, WHYY-TV. 1992. 
    [Bakker, Robert T. Interview: The Dinosaurs: Death of the Dinosaur. 1990, WHYY-TV.
    Hildebrand, Alan. Interview: The Dinosaurs: Death of the Dinosaur. 1992, WHYY-TV.
    Milosh, Gene. Interview: The Dinosaurs: Death of the Dinosaur. 1992, (1990): WHYY-TV.
    Moras, Florentine. Interview: The Dinosaurs: Death of the Dinosaur. 1992, (filmed 1990): WHYY-TV.
    Penfield, Glen. Interview: The Dinosaurs: Death of the Dinosaur. 1992, WHYY-TV.
  2. ^ Bakker interview. "Does the [impact theory] explain the extinction of the dinosaurs? There are problems..."
  3. ^ 3.0 3.1 Bottke, W.F.; Vokrouhlicky, D., Nesvorny, D. An asteroid breakup 160 Myr ago as the probable source of the K/T impactor (PDF). Nature. 2007.September, 449: 23–25 [2007-10-03]. doi:10.1038/nature06070. 
  4. ^ Peter Schulte, et al. (5 March, 2010). The Chicxulub Asteroid Impact and Mass Extinction at the Cretaceous-Paleogene Boundary, Science, 327(5970): 1214 - 1218. DOI: 10.1126/science.1177265. http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/327/5970/1214
  5. ^ 5.0 5.1 Verschuur, Gerrit L. Impact!: The Threat of Comets and Asteroids. Oxford University Press (U.S.). 1996. ISBN 0195119193. 
  6. ^ Weinreb, David B. Catastrophic Events in the History of Life: Toward a New Understanding of Mass Extinctions in the Fossil Record — Part I. jyi.org. 2002.March [2007-10-03]. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Hildebrand, Alan R.; Penfield, Glen T.; Kring, David A.; Pilkington, Mark; Zanoguera, Antonio Camargo; Jacobsen, Stein B.; Boynton, William V. Chicxulub Crater; a possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatan Peninsula, Mexico. Geology. 1991.September, 19 (9): 867–871. doi:10.1130/0091-7613(1991)019<0867:CCAPCT>2.3.CO;2. 
  8. ^ Frankel, Charles. The End of the Dinosaurs: Chicxulub Crater and Mass Extinctions. Cambridge University Press. 1999: 236. ISBN 0521474477. 
  9. ^ Pope KO, Baines KH, Ocampo AC, Ivanov BA. Energy, volatile production, and climatic effects of the Chicxulub Cretaceous/Tertiary impact. Journal of Geophysical Research. 1997, 102 (E9): 245–64. doi:10.1029/97JE01743. PMID 11541145. 
  10. ^ Sharpton VL, Marin LE. The Cretaceous–Tertiary impact crater and the cosmic projectile that produced it. Annals of the New York Academy of Sciences. 1997, 822: 353–80. doi:10.1111/j.1749-6632.1997.tb48351.x. PMID 11543120. 
  11. ^ Covey; et al. Global climatic effects of atmospheric dust from an asteroid comet impact on Earth. Global and Planetary Change, 9 (1994) 263-273. 1994, 9: 263. doi:10.1016/0921-8181(94)90020-5. 
  12. ^ Bralower, Timothy J.; Charles K. Paull and R. Mark Leckie. The Cretaceous–Tertiary boundary cocktail: Chicxulub impact triggers margin collapse and extensive sediment gravity flows (PDF). Geology. 1998.April: 122–124 [2007-09-25]. 
  13. ^ 13.0 13.1 Adamsky, Viktor; Smirnov, Yuri. Moscow's Biggest Bomb: the 50-Megaton Test of October 1961 (PDF). Cold War International History Project Bulletin. 1994, (4): 19–21. 
  14. ^ Mason, Ben G.; Pyle, David M. and Oppenheimer, Clive. The size and frequency of the largest explosive eruptions on Earth. Bulletin of Volcanology (PDF). 2004, 66 (8): 735–748. doi:10.1007/s00445-004-0355-9. 
  15. ^ Milosh. "On the ground, you would feel an effect similar to an oven on broil, lasting for about an hour [...] causing global forest fires."
  16. ^ 16.0 16.1 Perlman, David. Scientists say they know where dinosaur-killing asteroid came from. San Francisco Chronicle. 2007-09-06 [2007-10-03]. 
  17. ^ Pope KO, Ocampo AC, Kinsland GL, Smith R. Surface expression of the Chicxulub crater. Geology. 1996, 24 (6): 527–30. doi:10.1130/0091-7613(1996)024<0527:SEOTCC>2.3.CO;2. PMID 11539331. 
  18. ^ Gulick, et al. "Seismic Images Show Dinosaur-Killing Meteor Made Bigger Splash" http://www.jsg.utexas.edu/news/rels/011708.html
  19. ^ Grieve, R. Petrology and Chemistry of the Impact Melt at Mistastin Lake Crater. Geological Society of America Bulletin. 1975, 86: 1617–1629. doi:10.1130/0016-7606(1975)86<1617:PACOTI>2.0.CO;2. 
  20. ^ Kring, David A. Discovering the Crater. lpl.arizona.edu. [2007-10-12]. 
  21. ^ Ingham, Richard. Traced: The asteroid breakup that wiped out the dinosaurs. AFP. Google News. 2007-09-05 [2007-09-27]. 
  22. ^ Kring, David A. Environmental consequences of impact cratering events as a function of ambient conditions on Earth. Astrobiology. 2003, 3 (1): 133–152. doi:10.1089/153110703321632471. PMID 12809133. 
  23. ^ 23.0 23.1 Kelley, Simon P.; Gurov, Eugene. The Boltysh, another end-Cretaceous impact (abstract). Meteoritics & Planetary Science. 2002, 37 (8): 1031–1043. 
  24. ^ Alvarez, W.; L.W. Alvarez, F. Asaro, and H.V. Michel. Anomalous iridium levels at the Cretaceous/Tertiary boundary at Gubbio, Italy: Negative results of tests for a supernova origin//Christensen, W.K., and Birkelund, T.. Cretaceous/Tertiary Boundary Events Symposium, 2. University of Copenhagen. 1979: pp. 69. 
  25. ^ Web Elements. Geological Abundances. webelements.com. 2007 [2007-09-26]. 
  26. ^ Qivx Inc. Periodic Table: Properties of Iridium. qivx.com. 2003 [2007-09-25]. 
  27. ^ Mayell, Hillary. Asteroid Rained Glass Over Entire Earth, Scientists Say. National Geographic News. 2005-05-15 [2007-10-01]. 
  28. ^ Stewart S. A., Allen P. J. A 20-km-diameter multi-ringed impact structure in the North Sea. Nature. 2002, 418 (6897): 520–3. PMID 12152076. 
  29. ^ Stewart, S. A. 3D seismic reflection mapping of the Silverpit multi-ringed crater, North Sea. Geological Society of America Bulletin. 2005, 117 (3): 354–368. doi:10.1130/B25591.1. 
  30. ^ 30.0 30.1 Mullen, Leslie. Did Multiple Impacts Pummel Earth 35 Million Years Ago?. spacedaily.com. 2004-10-21 [2007-09-29]. 
  31. ^ Mullen, Leslie. Deep Impact — Shiva: Another K–T Impact?. Astrobiology Magazine. 2004-11-04 [2007-09-29]. 
  32. ^ Weisstein, Eric W. Eric Weisstein's World of Physics — Roche Limit. scienceworld.wolfram.com. 2007 [September 5, 2007]. 
  33. ^ Than, Ker. Study: Single Meteorite Impact Killed Dinosaurs. livescience.com. 2006-11-28 [2007-09-29]. 
  34. ^ Dunham, Will. Single massive asteroid wiped out dinosaurs: study. physadvice.net. 2006-11-30 [2007-09-29]. 

文獻[编辑]

  • Keller, Gerta; Adatte, Thierry; Berner, Zsolt; Harting, Markus; Baum, Gerald; Prauss, Michael; Tantawy, Abdel; Stueben, Doris. Chicxulub impact predates K–T boundary: New evidence from Brazos, Texas (PDF). Earth and Planetary Science Letters. 2007, 255: 1–18 [2007-09-25]. doi:10.1016/j.epsl.2006.12.026. 
  • Mason, Moya K. In Search of a Key Paper. moyak.com. 2007 [2007-10-03]. 
  • Rojas-Consuegra, R., M. A. Iturralde-Vinent, C. Díaz-Otero y D. García-Delgado. Significación paleogeográfica de la brecha basal del Límite K/T en Loma Dos Hermanas (Loma del Capiro), en Santa Clara, provincia de Villa Clara. I Convención Cubana de Ciencias de la Tierra.. Geociencias. 2005, 8 (6): 1–9. ISBN 959-7117-03-7. 

外部連結[编辑]

希克蘇魯伯隕石坑所在地的衛星影像 (from Google Maps)

白堊紀-第三紀滅絕事件
疑似K-T事件的隕石坑
波泰士隕石坑 希克蘇魯伯隕石坑
濕婆隕石坑 銀坑隕石坑