肖恩·B.卡羅爾+晨飛
位于翁布里亞英吉諾山坡上的意大利老城古比奧因有許多保存完好的歷史遺跡而聞名。它是公元前2世紀(jì)至公元前1世紀(jì)時(shí)伊特魯里亞人建造的,古城的羅馬劇場、政府官邸、各種教堂和噴泉在羅馬時(shí)代、中世紀(jì)以及文藝復(fù)興時(shí)期都是引人入勝的景觀。
奇怪的K-T邊界
但年輕的美國地質(zhì)學(xué)家沃爾特· 阿爾瓦雷茲來到古比奧,并不是因?yàn)槟切┕爬系慕ㄖ且驗(yàn)槌菈ν獾膸r層,那
里保存著時(shí)代更為久遠(yuǎn)的自然史。剛出城門就是地質(zhì)學(xué)家夢寐以求的去處——地球上最大的石灰?guī)r序列。當(dāng)?shù)厝税焉窖?/p>
及該區(qū)域峽谷一帶露出的引人注目的粉紅色巖層稱為斯卡格里亞·羅莎(“斯卡格里亞”的意思是鱗片或薄片,指該巖石可被輕松地鑿成方塊供建筑使用,羅馬劇場用的就是這種石頭;“羅莎”指的是它的顏色)。這種巨大的構(gòu)造有許多層,總共大約400米厚。這些巖石原本是古老的海床,代表著大約5000萬年的地球史。
長期以來,地質(zhì)學(xué)家一直借助化石識別世界各地的巖石記錄,沃爾特也是用這種方法來研究古比奧周圍的巖層構(gòu)造。他遍搜這里的石灰?guī)r,試圖發(fā)現(xiàn)微小生物的貝殼化石。這類微小生物被稱為有孔蟲類,是一組單細(xì)胞的原生生物,只
有通過放大鏡才能看到。但是,在分隔石灰?guī)r層的1厘米厚的黏土層中,他沒有發(fā)現(xiàn)任何化石。而且,在這層黏土下較古老的石灰?guī)r層中發(fā)現(xiàn)的有孔蟲,比這層黏土上較年輕的石灰?guī)r層中的種類多、個(gè)頭大。在古比奧周圍的巖層中都有這樣一層黏土,黏土層上下的石灰?guī)r層中有孔蟲都有這樣的區(qū)別。
沃爾特感到很疑惑。是什么造成了有孔蟲的這種變化?這一變化發(fā)生得有多快?這樣薄的一層不含有孔蟲的黏土代
表了多長的地質(zhì)時(shí)間?
平凡無奇的顯微生物、近400米厚的巖床中僅1厘米厚的黏土層,圍繞著它的問題看上去似乎并不重要,但在尋求這些問題的答案的過程中,沃爾特發(fā)現(xiàn)了生命歷史上最重要的時(shí)期之一。
這一時(shí)期被叫作K-T邊界。
從化石分布和其他地質(zhì)學(xué)數(shù)據(jù)來看,古比奧構(gòu)造涵蓋了白堊紀(jì)和第三紀(jì)。地質(zhì)時(shí)期的名稱源于早期地質(zhì)學(xué)家關(guān)于地球歷史主要間隔的觀點(diǎn),以及一些能夠代表特定時(shí)期的特征。其中的一個(gè)體系將生命歷史劃分為三個(gè)紀(jì)元:古生代(“古老的生命”,第一批動物)、中生代(“中間的生命”,恐龍時(shí)代)、新生代(“近期的生命”,哺乳動物時(shí)代)。白堊紀(jì)是中生代的最后1/3,其名稱源于地質(zhì)結(jié)構(gòu)中標(biāo)志性的白堊黏土沉積。第三紀(jì)(已被重新命名并劃分為古近紀(jì)和新近紀(jì))起始于6500萬年前白堊紀(jì)末期,結(jié)束于260萬年前第四紀(jì)開始。
沃爾特和他的同事比爾·勞瑞花了好幾年時(shí)間研究古比奧構(gòu)造,從那里的巖層中取樣。最初,他們想通過將地球磁場翻轉(zhuǎn)和化石證據(jù)相關(guān)聯(lián),來解讀地球歷史的時(shí)間尺度。他們通過特定沉積物中的有孔蟲特征來確定巖石的形成年代,通過白堊紀(jì)和第三紀(jì)巖層的界線來辨別地質(zhì)時(shí)間。對于有孔蟲多樣性和尺寸的急劇減少,這個(gè)界線的預(yù)測總是正確的。下方巖層是白堊紀(jì),上方是第三紀(jì),而中間的薄黏土層是兩個(gè)世代間的斷層,被稱為K-T邊界。
在距古比奧1000千米的西班牙東南海岸卡拉瓦卡,一位叫讓·斯密特的荷蘭地質(zhì)學(xué)家在K-T邊界兩邊的巖層中發(fā)現(xiàn)了類似的有孔蟲的變化模式。斯密特知道,K-T邊界標(biāo)記著著名的恐龍滅絕事件。當(dāng)有同事向沃爾特指出這一點(diǎn)時(shí),沃爾特便對有孔蟲和K-T邊界更感興趣了。
當(dāng)時(shí),沃爾特在地質(zhì)學(xué)方面相對還是個(gè)新手。隨著他對地磁場翻轉(zhuǎn)的研究進(jìn)展順利,他意識到古比奧巖層中有孔蟲
的突然變化和K-T滅絕揭示了一個(gè)更大的謎團(tuán)。他決定解開這個(gè)謎團(tuán)。
顯然,沃爾特要回答的第一個(gè)問題就是,這一黏土層的形成經(jīng)過了多長時(shí)間。為了解答這一問題,他需要獲得一些
幫助。對孩子們來說,在科學(xué)項(xiàng)目上得到家長的幫助是很常見的,但像沃爾特這樣在快40歲的時(shí)候還能得到家長的指導(dǎo),是非常罕見的。沃爾特有一個(gè)偉大的父親。
測定K-T邊界的形成時(shí)間
沃爾特的父親路易斯·阿爾瓦雷茲對地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)知之甚少,但是他精通物理學(xué)。他是核物理學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的核心人物之一。自1936年在芝加哥大學(xué)獲得物理學(xué)博士學(xué)位之后,他在歐內(nèi)斯特·勞倫斯的指導(dǎo)下,在加利福尼亞大學(xué)伯克利分校工作。勞倫斯因?yàn)榘l(fā)明了回旋加速器而獲得了1939年的諾貝爾物理學(xué)獎。
路易斯早期的工作被第二次世界大戰(zhàn)打斷了。在戰(zhàn)爭的第一年,他的工作是研發(fā)在能見度極低的情況下讓飛機(jī)安全
著陸的雷達(dá)導(dǎo)航系統(tǒng)。他因?yàn)檠邪l(fā)了適用于惡劣天氣著陸的地面控制進(jìn)場系統(tǒng)(GCA)而獲得了航空界的至高殊榮——科利爾獎。
在戰(zhàn)爭期間,他被招募進(jìn)了“曼哈頓”計(jì)劃,一個(gè)旨在制造原子彈的高度機(jī)密的國家項(xiàng)目。路易斯和他的學(xué)生勞倫
斯· 約翰斯頓設(shè)計(jì)了原子彈的雷管系統(tǒng)。之后,“曼哈頓”計(jì)劃的主管羅伯特· 奧本海默讓他接手測量原子彈爆炸釋放的能量。路易斯是目睹最初兩顆原子彈爆炸的極少數(shù)人之一,他以科學(xué)目擊人的身份參與了在新墨西哥州沙漠進(jìn)行的第一顆原子彈引爆試驗(yàn),以及隨后在日本廣島投下原子彈的兩次飛行。
戰(zhàn)后,路易斯回歸了物理學(xué)研究。他發(fā)明了跟蹤物理粒子行為的大型液態(tài)氫氣泡室。1968年,路易斯因?yàn)閷αW游?/p>
理學(xué)方面的貢獻(xiàn)獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。
這看上去像是一個(gè)輝煌事業(yè)的頂點(diǎn)。但是數(shù)年之后,他的兒子沃爾特來到了他曾經(jīng)工作多年的伯克利分校,加入了
地質(zhì)學(xué)系。這給了父子二人談?wù)摽茖W(xué)的更多機(jī)會。一天,沃爾特送給父親一塊經(jīng)過拋光的古比奧K-T邊界的巖石,并向
父親闡述了其中蘊(yùn)藏的謎團(tuán)。當(dāng)時(shí)已經(jīng)快70歲的路易斯著了迷,開始思考怎樣才能幫助沃爾特破解這個(gè)謎團(tuán)。他們展開
了一場頭腦風(fēng)暴,思考如何對K-T邊界周圍的變化速率進(jìn)行測量。他們需要找到某種原子時(shí)鐘。
路易斯是放射性元素和衰變方面的專家,他首先建議測量K-T黏土中鈹- 10的含量。由于宇宙射線的作用,這種鈹?shù)耐凰卦诖髿鈱又性丛床粩嗟禺a(chǎn)生。黏土的年代越久遠(yuǎn),鈹-10的含量就會越高。路易斯為沃爾特引見了一位知道如何測量這一數(shù)值的物理學(xué)家。就在沃爾特著手進(jìn)行測量工作的時(shí)候,卻得知已發(fā)表的鈹-1 0的半衰期是錯(cuò)誤的,實(shí)際的半衰期要短很多。這就意味著,經(jīng)過6500萬年之后,巖石中的鈹- 10已經(jīng)所剩無幾,很可能無法測量了。
幸運(yùn)的是,路易斯有了另一個(gè)主意。
路易斯認(rèn)為,隕石里的鉑系元素含量比地殼里高得多,達(dá)10000倍以上,而且外層空間的塵埃落向地球的速率應(yīng)該是恒定的;因此,通過測量巖石樣品中太空塵埃(鉑系元素)的含量,就可以推算出這些巖石形成所需的時(shí)間。
這些元素的含量并不高,卻是可測量的。沃爾特認(rèn)為,如果黏土層是經(jīng)過上千年沉積的,它里面鉑系元素的含量就可以被測量到;但如果黏土層是在短期內(nèi)快速沉積的,就檢測不到這些元素。
后來,路易斯提出用測量銥來代替測量鉑,因?yàn)殂灨菀妆粰z測到。路易斯也認(rèn)識進(jìn)行這類測量工作的科學(xué)家,即在伯克利分校放射實(shí)驗(yàn)室工作的核化學(xué)家弗蘭克·阿薩羅和海倫·米歇爾。
沃爾特給阿薩羅一些古比奧K-T邊界的樣本。9個(gè)月后,沃爾特接到了父親打來的電話,說阿薩羅要給他們展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他們本來以為,這些樣品中會含有0.1PPb(PPb,濃度單位,10-9克/米3)的銥元素。但結(jié)果是,阿薩羅在樣品中找到了3PPb的銥元素。這是他們期待值的30倍,也是其他巖層中銥元素含量的30倍。
為了防止過度猜測,弄清如此高水平的銥元素含量是古比奧四周巖石的特例還是更為普遍的現(xiàn)象是非常重要的。沃
爾特出發(fā)了,去尋找另一個(gè)可以采集樣品的裸露的K- T邊界。在丹麥哥本哈根南部一個(gè)叫史蒂文斯克林特的地方,他找到了。他察看了當(dāng)?shù)氐酿ね翆?,立刻認(rèn)為當(dāng)這一層黏土沉積的時(shí)候,“丹麥海底發(fā)生了一些不太愉快的事情”。這里的
巖層斷面幾乎完全是由白堊巖構(gòu)成的,充滿了各種化石。但是K-T邊界的那一層薄薄的黏土是黑色的,有硫黃的刺鼻氣味,并且在其中只能看到魚骨。沃爾特推測,在這一層黏土沉積的時(shí)期,海洋是缺氧的,就像一片墳場。他采集了樣品,并將它們寄給了弗蘭克·阿薩羅。
測量的結(jié)果是,這層黏土中銥元素的含量是背景的160倍。
于是,沃爾特建議斯密特對他采集的黏土樣品中的銥元素含量也進(jìn)行測量。結(jié)果是,在西班牙采集到的黏土樣品中同樣出現(xiàn)了銥元素的峰值,在新西蘭的K-T 邊界采集的黏土樣品也一樣。這就說明,這一現(xiàn)象是全球性的。
在K-T邊界形成的時(shí)期必定發(fā)生了非常不尋常、非常糟糕的事情。有孔蟲、黏土、銥元素、恐龍滅絕,這些都是信號——但是,這些信號揭示了什么?
K-T邊界是怎么產(chǎn)生的
阿爾瓦雷茲父子認(rèn)為銥元素來自外太空。他們認(rèn)為這是一起超新星爆發(fā)事件,一顆恒星的爆炸會將自己的元素碎片
灑向地球。這一觀點(diǎn)之前曾經(jīng)在古生物學(xué)和天體物理學(xué)界流行過。如果這一觀點(diǎn)是正確的,那么在K-T邊界的黏土層中,
除銥之外的其他元素含量也會顯示出非正常。需要測量的關(guān)鍵同位素是钚-244,它的半衰期是7500萬年。黏土層中應(yīng)當(dāng)含有一定量的钚-244,而普通巖石中的钚-244應(yīng)該早已衰減掉了。但經(jīng)過嚴(yán)密的測量,他們并沒有檢測到高含量的钚。每個(gè)人都覺得很喪氣,但是勘察還在繼續(xù)。
路易斯仍然在思考,什么樣的情況可以產(chǎn)生全球范圍的滅絕。他考慮了好幾種可能的場景,但都沒能站得住腳。伯克利的一位天文學(xué)家克里斯·麥基提示,或許是一顆小行星撞擊了地球。最初,路易斯認(rèn)為這種情況只能產(chǎn)生潮汐,而且他無法想象潮汐怎么可能讓蒙大拿或者蒙古的恐龍滅絕。
然后,他想到了1883年印度尼西亞喀拉喀托島上的火山爆發(fā),想起數(shù)千米厚的巖層被炸得粉碎,細(xì)碎的粉末顆粒在
全球范圍內(nèi)飄浮了2年多。路易斯還知道,原子彈爆炸產(chǎn)生的放射性元素會在半球之間迅速混合?;蛟S一次大撞擊會讓大
量塵埃遮天蔽日,在若干年中使地球暗無天日、持續(xù)降溫,并且阻斷了所有的光合作用?
如果是這樣,這顆小行星需要有多大?
利用黏土層的銥元素含量、球粒隕石的銥元素含量,以及地球表面積,路易斯推算出,這顆小行星的質(zhì)量大約在3000億噸,也就是說,它的直徑是10±4千米。
跟地球13000千米的直徑相比,這顆小行星的直徑看上去似乎并不大。但想想撞擊釋放的能量:這顆小行星進(jìn)入大氣層的速度大約是25千米/秒——超過80000千米/時(shí)。它會在大氣層中“鑿”出一個(gè)直徑10千米的洞,并以相當(dāng)于1.08億噸TNT的能量撞擊地球。(目前引爆的最大的原子彈釋放的能量大約是100萬噸TNT當(dāng)量,這顆小行星撞擊釋放的能量是它的100倍。)以這種能量,撞擊坑應(yīng)該有200千米寬、40千米深,撞擊釋放的物質(zhì)顆粒是不計(jì)其數(shù)的。
小行星高速穿過大氣層,將它前方的空氣加熱到太陽溫度的若干倍。撞擊時(shí),小行星蒸發(fā),無數(shù)火球噴向宇宙空間,巖石顆粒隨之被噴射,遠(yuǎn)至地月距離的一半。巨大的沖擊波穿透基巖,反射至地表,將熔化的巖石塊拋向大氣層邊緣,甚至更遠(yuǎn)。被撞擊的石灰?guī)r基巖因承受太大壓力,噴射出第二個(gè)火球。撞擊地點(diǎn)周圍數(shù)百千米內(nèi)的生命滅絕了。更遠(yuǎn)處,噴向宇宙空間的物質(zhì)高速落向地球表面,就像數(shù)以萬億計(jì)的隕石,在重新進(jìn)入大氣層時(shí)被加熱,使空氣升溫,點(diǎn)燃火苗。海嘯、滑坡、地震進(jìn)一步將撞擊點(diǎn)附近的地表撕裂。
在其他地方,死亡來得要慢一些。
大氣中的殘骸和碎渣將太陽遮蔽起來,地球上的黑暗可能持續(xù)了數(shù)月。這種情形阻斷了光合作用,從底部終止了食
物鏈。對植物化石和花粉粒的分析表明,在某些地點(diǎn),多半的植物種類都消失了。處于食物鏈上端的動物不得不向死亡屈服。K-T邊界不僅僅標(biāo)記著恐龍的終結(jié),其他一些物種,比如箭石、菊石以及海洋爬行動物,都走到了終點(diǎn)。古生物學(xué)家估計(jì),地球上一多半物種都滅絕了。陸地上,所有體重超過25千克的生物都滅絕了。
這是中生代的終結(jié)。
小行星撞擊產(chǎn)生的坑在哪里?
路易斯、沃爾特、弗蘭克·阿薩羅以及海倫·米歇爾將整個(gè)故事串聯(lián)起來:古比奧有孔蟲、銥元素含量異常、小行星撞擊產(chǎn)生的殺傷力。這個(gè)故事令人嘆服地結(jié)合了數(shù)個(gè)科學(xué)領(lǐng)域,在現(xiàn)代科學(xué)文獻(xiàn)史上,其包含的范疇可能是其他任何一篇論文也無法比擬的。讓·斯密特和讓·赫托根在《自然》雜志上發(fā)表的對西班牙K-T邊界巖石的研究,得到了相似結(jié)論。
他們擔(dān)心科學(xué)界沒有做好準(zhǔn)備接受這一撞擊假說。在過去150年中,從現(xiàn)代地質(zhì)學(xué)發(fā)端起,地質(zhì)學(xué)界的觀點(diǎn)都著眼在逐漸演變上,地質(zhì)科學(xué)已經(jīng)排除了《圣經(jīng)》故事中描繪的巨大災(zāi)難場景。地球上發(fā)生過如此重大的災(zāi)難性事件的想法,不僅僅是令人不安的,更被認(rèn)為是不科學(xué)的。在這篇有關(guān)小行星撞擊假說的文章發(fā)表之前,科學(xué)界對恐龍滅絕的解釋通常都是氣候或者食物鏈的逐漸變化導(dǎo)致動物無法適應(yīng)。
一些地質(zhì)學(xué)家對這一災(zāi)難性場景嗤之以鼻,一些古生物學(xué)家完全沒有被小行星假說說服。有人指出,保存恐龍化石
最多的巖層在K-T邊界下方3米;有人認(rèn)為在小行星撞擊的時(shí)候,恐龍已經(jīng)滅絕了;還有古生物學(xué)家說,恐龍化石太過稀少,不可能指望在K-T邊界輕松找到。他們認(rèn)為,有孔蟲和其他生物化石是更有說服力的證據(jù),并且有孔蟲和菊石化石確實(shí)一直持續(xù)到K-T邊界。
當(dāng)然,還有一個(gè)更大的問題需要解釋——那個(gè)巨大的撞擊坑到底在哪里?對懷疑者和支持者來說,這都是最關(guān)鍵的
一環(huán)。因此,對這個(gè)撞擊坑的搜尋開始了。
當(dāng)時(shí),地球上已知的直徑大于100千米的隕石坑只有三個(gè),但沒有一個(gè)的形成年代是吻合的。如果小行星的撞擊點(diǎn)是覆蓋地球表面2/3還要多的海洋,那這些搜尋者就沒什么好運(yùn)氣了——深海地形并沒有得到很好的繪制,而且第三紀(jì)之前的海底有很大一部分已經(jīng)在板塊運(yùn)動中消失了。
在小行星假說提出后的10年中,很多線索和蹤跡最后都走進(jìn)了死胡同。越來越多的搜尋失敗的例子讓沃爾特開始相
信,撞擊確實(shí)發(fā)生在海洋中。
正在此時(shí),得克薩斯的一處河床出現(xiàn)了一絲線索。布拉索斯河匯入墨西哥灣,沙質(zhì)河床正好處在K-T邊界上。熟悉海嘯后沉積模式的地質(zhì)學(xué)家經(jīng)過仔細(xì)考察,發(fā)現(xiàn)該沙質(zhì)河床擁有只可能由巨型海嘯造成的特點(diǎn),當(dāng)時(shí)的海嘯可能比100米還高。并且,跟海嘯殘留物混在一起的還有熔融石(從撞擊坑以熔化形式噴射出的玻璃狀巖石),它們重新降落到地表時(shí)
已經(jīng)冷卻了。
很多科學(xué)家在搜尋撞擊地點(diǎn),亞利桑那大學(xué)的研究生艾倫·希爾德布蘭德是其中最執(zhí)著的一位。艾倫認(rèn)為布拉索斯河的海嘯河床是尋找隕石坑的重要線索,這個(gè)隕石坑應(yīng)該在墨西哥灣或者加勒比海。他察看了已有的地圖,在哥倫比亞北部海底找到了一處圓形地貌。他聽說在墨西哥尤卡坦半島的海岸上有一些圓形的重力異常區(qū)域,這些區(qū)域內(nèi)的質(zhì)量、
密度是變化的。
艾倫努力地搜尋其他線索,以證明自己的推測在正確的軌道上。艾倫注意到一篇關(guān)于在海地白堊紀(jì)晚期的巖石中發(fā)現(xiàn)熔融石的報(bào)道。他拜訪了撰寫這篇報(bào)道的實(shí)驗(yàn)室,并且立刻認(rèn)出那些樣品是撞擊熔融石。之后他去了海地,發(fā)現(xiàn)那里的沉積物中有非常大的熔融石,以及被震碎的石英顆?!@是大撞擊的另一個(gè)標(biāo)志。因此,他和他的導(dǎo)師威廉·博因頓推測撞擊點(diǎn)在海地附近1000千米以內(nèi)。
當(dāng)他們在一個(gè)學(xué)術(shù)會議上宣布這一發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,《休斯敦紀(jì)事報(bào)》的記者卡洛斯·比亞爾斯聯(lián)系了他們。比亞爾斯
告訴他們,為墨西哥國有石油公司PEMEX 工作的地質(zhì)學(xué)家或許在許多年前就發(fā)現(xiàn)了這個(gè)隕石坑。格倫·彭菲爾德和安東尼奧·卡瑪格研究了尤卡坦地區(qū)的重力異?,F(xiàn)象,但PEMEX公司不允許他們公布研究數(shù)據(jù)。不過,在1981年的一次會議上
(也就是阿爾瓦雷茲提出小行星撞擊假說后的第二年),他們提到他們測繪的地形或許就是那個(gè)隕石坑,彭菲爾德還曾寫信給沃爾特指出這一點(diǎn)。
1991年,艾倫、博因頓、彭菲爾德、卡瑪格及其同事正式提出,位于尤卡坦半島??颂K魯伯村下方500米、直徑180千米(幾乎跟阿爾瓦雷茲團(tuán)隊(duì)推算出的直徑一致)的隕石坑,就是大家一直在尋找的K-T撞擊坑。
當(dāng)然,為了確認(rèn)這一點(diǎn),還有重要的測試要做。首先是巖石的年代,想知道這一點(diǎn)并不是一項(xiàng)簡單的任務(wù),因?yàn)殡E石坑是被埋起來的。最好的方法是通過PEMEX公司幾十年前在該地區(qū)鉆的礦井來采集并分析鉆芯的巖石樣本。測定結(jié)果讓
人嘆為觀止,一個(gè)實(shí)驗(yàn)室得出的數(shù)據(jù)是6503萬年,另一個(gè)得出的數(shù)據(jù)是6560萬年——與K-T邊界的年代吻合。
在海地發(fā)現(xiàn)的熔融石的形成年代也是這一時(shí)期,它們是因撞擊而噴射出的物質(zhì)的沉積。精細(xì)化學(xué)分析表明,??颂K魯伯的熔體巖石中高含量的銥-9,與海地的熔融石來源相同。此外,海地的熔融石中水含量極低,內(nèi)部的氣體壓力也幾
乎為零,這表明這些玻璃質(zhì)巖石是在大氣層外做彈道飛行時(shí)固化的。
在很長一段時(shí)間中一度被認(rèn)為激進(jìn)的,甚至古怪的觀點(diǎn),得到了一系列間接證據(jù)的支持,最終獲得了直接證據(jù)的確
認(rèn)。接下來,地質(zhì)學(xué)家確認(rèn)噴射物質(zhì)覆蓋了尤卡坦半島的絕大部分地區(qū),并且在世界各地上百個(gè)K-T邊界處沉積。我們終
于知道,地球生命的歷史并不完全像自萊伊爾和達(dá)爾文以來歷代地質(zhì)學(xué)家設(shè)想的那樣,是一個(gè)穩(wěn)定漸變的演進(jìn)過程。
雖然對巨大隕石坑的位置的確定在小行星撞擊理論上是一個(gè)重大進(jìn)展,沃爾特卻是悲喜參半。路易斯·阿爾瓦雷茲于1988年過世,未能目睹這一重大發(fā)現(xiàn)。
一次沖擊還是兩次沖擊?
K-T小行星撞擊坑的發(fā)現(xiàn)引起了科學(xué)界對其他物種滅絕原因的廣泛考察。雖然過去5億年間其他四次主要的物種滅絕
看起來跟撞擊并無關(guān)系,但同一時(shí)期地球上確實(shí)出現(xiàn)過一些規(guī)??捎^的小行星或彗星的撞擊坑,盡管規(guī)模沒有K-T撞擊坑這樣大。既然絕大多數(shù)小行星撞擊并不會造成物種滅絕,而且絕大多數(shù)物種滅絕無法歸因?yàn)樽矒羰录?,那么,K-T小行星撞擊的毀滅性為什么會如此巨大?
一些科學(xué)家認(rèn)為,小行星撞擊的地點(diǎn)很可能非常關(guān)鍵,被撞擊的高溫蒸發(fā)的巖石中包含大量石膏,這些石膏釋放出
大量硫黃氣溶膠,使得太陽被遮蔽的現(xiàn)象更加嚴(yán)重,并且形成酸雨,改變了水體和土壤性質(zhì)。此外,撞擊還釋放了大量氯氣,足以破壞臭氧層。
有證據(jù)表明,在K-T撞擊之前,地球的生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)被一系列大型火山噴發(fā)削弱。在K- T撞擊之前的幾十萬年當(dāng)中,印度西部的德干地盾周期性地向大氣層中噴發(fā)了大量的二氧化碳和二氧化硫。事實(shí)上,很多年以來,科學(xué)界一直對造成物種滅絕的主要原因是德干地盾還是K-T撞擊爭論不休。因?yàn)镵-T撞擊和物種滅絕之間的時(shí)序相關(guān),目前的共識是,K-T撞擊是造成物種滅絕的主要原因。就在最近,新的地質(zhì)學(xué)證據(jù)提供了一個(gè)可能的場景,能夠?qū)⑦@兩個(gè)原因聯(lián)系起來。證據(jù)顯示,最大的一次德干火山噴發(fā)離K-T撞擊的時(shí)間非常近,這使得一些科學(xué)家推測,撞擊產(chǎn)生的地震波很可能導(dǎo)致了地幔的晃動,足以觸發(fā)一次規(guī)模巨大、能夠?qū)е颅h(huán)境巨變的火山噴發(fā)。在這種情況下,小行星造成了第一次沖擊,火山噴發(fā)則揮出了致命一拳。