地学

一颗陨石要来地球毁天灭地,砸到哪里最具杀伤力?

恐龙杂志 发表于  2018-09-11 14:03

|· 本文来自“我是科学家”·|

(作者/廖俊棋)

在目前最可能给人类和其他地球生命带来世界末日的“实力派选手”中,陨石,大概可以位居榜首了。

说到这儿,你大概应该已经联想到了陨石撞地球之类的灾难场面。在热映电影《一出好戏》的开头,就讲到了一颗即将袭击地球的巨型陨石。影片中就有位史教授提到,一旦陨石撞击海面,将引发100米高的海啸,淹没并毁灭我们熟知的文明世界。

电影《一出好戏》中,一群都市人被困在了孤岛之上,他们还以为外面的文明世界会被陨石撞击摧毁。图片来源:douban

那么,史教授说的真有道理吗?一颗巨型陨石撞击地球真的等同于世界末日吗?对此,地质学家最新研究认为,要想知道一颗陨石能不能毁灭世界,除了看它体型大小之外,关键还要看撞击点在哪儿!

不长眼的陨石,一头扎向火药桶

地球自诞生以来,遭受巨型陨石的“胖揍”少说也有成百上千次了。但我们注意到,并不是每一次挨撞都会摧毁地表世界,或是引发生物大灭绝。同样是巨型陨石,给地球造成的伤害却差异悬殊。面对这一奇怪的现象,有些地质学家给出了一种解释:陨石撞击的灾难程度,可能和撞击的位置有关[1,2]

不过,这和“史教授”胡扯的撞到海面亦或陆地没关系。问题的关键在于,陨石撞击点有没有埋藏丰富的有机物。日本东北大学等机构的研究人员就指出,6500万年前那颗最著名的陨石可能就没挑好撞击点,一头扎进了富含有机物的地层,这才造就了恐龙灭绝的末世浩劫。

陨石撞击地球想象图。图片来源:labrujulaverde.com

说起当年那颗陨石,不得不为恐龙的悲催的运气叹息。本来,这颗陨石当场就磕出了直径180公里的陨石坑,导致地震、海啸、大火、火山喷发,已经是“生命无法承受之重”了。更惨的是,陨石还引发了“核冬天”——大量的灰烬飘荡在大气中久久无法散去,遮天蔽日、树木枯死、气温骤降8~11℃,最终破坏了整个生态系统,这才导致恐龙等当时世界上75%的物种灭亡。

可是,这么多灰烬都是哪里冒出来的?除了火山喷发等原因之外,研究人员认为,陨石撞击的那块“风水宝地”也是排放源头之一。

经研究人员对陨石坑采样、分析后发现,陨石撞击的墨西哥尤卡坦半岛在当时是个海岸与浅海交接地区,有着丰富的生物群,因此地下储存了大量的硫、烃、化石燃料等有机化合物。不客气的说,这就是个巨型火药桶!

丰富的矿藏本来也算安分守己,然而,陨石不偏不倚就选择撞在了这里。撞击时产生了极高的温度,将有机物瞬间点燃。熊熊大火产生大量黑炭,这些燃烧的黑炭随着撞击被弹射上天,而它们的重量可能超过了1 5亿吨(相当于近1亿辆重型卡车)。其中,有3. 5亿吨的灰尘留在大气平流层,数年内迟迟挥之不去,给予了全球生态系统致命一击。

墨西哥尤卡坦半岛卫星图。图片来源:Wikimedia

那为什么说恐龙的运气不是一般的背呢?因为研究人员认为,有机物矿藏如此丰富的“宝地”在当时实在不多见,据估算不超过全球地表面积的13%。也就是说,如果陨石能稍微偏离一点,撞上剩下87%地方的话,灾情说不定就没那么严重。

经日本气象厅的超级计算机模拟发现:当初要是没撞在这个火药桶上就不会产生此等规模的灰烬,地球可能也就只降温0~4℃,气候变化和生态系统的破坏不会那么剧烈。而恐龙则可能继续统治着地球,我们也不可能有机会在这里给大家讲陨石的故事了。

所以他们认为,撞击位置对是否毁灭地球有关键性的影响,但与撞到海面还是地面的关系并不大,而是看撞击位置的地表下是否有丰富的有机物埋藏。

尤卡坦半岛的重力异常地图,箭头指向的圆弧就是陨石撞击的遗迹。图片来源:Wikimedia

砸到花花草草也有大隐患

当然,日本学者的观点并没有被所有地质学家接受,比如美国德州大学海洋地质学家古利克(Sean P.S. Gulick)等人就对此表示质疑。他们认为,让恐龙灭绝的陨石之所以能酿成大祸,原因不在于砸到了富含有机物的区域,而是因为波及到了陆地森林。

图片来源:《大话西游之大圣娶亲》

当陨石撞击墨西哥浅海时,瞬间的高温高压以及四溅的高温碎石混合成了“火雨”,劈头盖脸地砸在陆地上,炸开的森林大火一发不可收拾。一时之间,全球范围内的森林都在熊熊燃烧。这场大火不仅直接毁了很多森林,燃烧生成的灰烬更造成了暗无天日的末日场景。

有关这场全球森林大火的证据则埋藏在世界各地的地层里,在白垩纪末期形成的地层中时常可以见到灰烬残留的物质[4,5]。另外,地层中残留的白垩纪末期花粉和孢子也显示:当时全球森林普遍消失,仅留下身型低矮而生命顽强的蕨类植物占据地表长达千年。这种植被面貌在现今的火山喷发地区也可见到,因此也能间接证明全球性森林大火的存在[6]。(延伸阅读:“无齿”和“不上进”才是它们躲过大灭绝的秘密武器!?)

对此,前文讲到的日本学者也提出了反驳,他们认为美国学者们采集到的灰烬样本显然是极高温度燃烧的产物,只能是陨石坠落所产生的高温高压所为,而不可能是由森林大火烧出来的。

英国人:别吵了!石膏才是重点!

正当日本人和美国人吵得不可开交时,同样在2017年,伦敦帝国理工学院的学者和BBC纪录片《恐龙死亡那天》(The Day the Dinosaurs Died )则提出:有机燃料和森林大火都不够造成末日,陨石撞上石膏矿才够给力!

一处富含石膏的地层。图片来源:Wikimedia,摄影:Kalima 

来自英国的团队在尤卡坦半岛采集的样品显示,陨石撞击点下面含有丰富的石膏等矿物储藏。不巧的是,石膏在陨石撞击下会产生大量的硫化物和二氧化碳。硫化物会遮蔽日光,导致全球降温;而二氧化碳则是著名的温室气体,会让全球升温。

听起来,这两种物质似乎会相爱相杀,其增温与降温效果互相抵消,但事实却并非如此。二氧化碳的温室效应属于长期的影响,但硫化物的降温却是剧烈而快速的。根据这一原理,在二氧化碳开始发挥升温效果之前,全球势必要经历一场寒冬[7]

因此,不少科学家对这场寒冬的凛冽程度进行了估算。保守估计来看,撞在石膏坑里的陨石可能释放100亿吨的硫化物和1,400亿吨二氧化碳。在它们的影响下,全球平均降温26度,大多数的地方气温会跌落冰点,而这个寒冬将持续3~16年,并且要耗费30年才能恢复[8]

更让人糟心的是,英国学者对陨石的撞击角度、速度都进行了运算,他们算出当时陨石是以18km/s的速度、60°的切入角撞击尤卡坦半岛的。而根据这个数据,其实只要早或晚个30秒的话,陨石就会躲过这片石膏丰富的地区,而恐龙的命运或许就能改变。

总的来看,上述各国科学家各持不同的观点。但无论是撞上有机物火药桶、溅起火雨引发森林大火,还是石膏矿,都同时说明了一件事——陨石光体型大只是一方面,撞击的位置才是关键。

最后,如果一定要给《一出好戏》中的陨石挑个“幸运撞击点”的话,矿藏及燃料富集的浅海以及能引发森林大火的陆地绝不是最佳选择,反而是史教授口中“不幸的”深海才能让地球上的生命逃过一劫吧!(编辑:Kamin)

参考文献:

  1. Kaiho, K., & Oshima, N. (2017). Site of asteroid impact changed the history of life on earth: the low probability of mass extinction:. Scientific Reports, 7(1), 14855.
  2. Kaiho, K., Oshima, N., Adachi, K., Adachi, Y., Mizukami, T., & Fujibayashi, M., et al. (2016). Global climate change driven by soot at the k-pg boundary as the cause of the mass extinction. Scientific Reports, 6, 28427.
  3. Morgan, J. V., Gulick, S. P., Bralower, T., Chenot, E., Christeson, G., & Claeys, P., et al. (2016). The formation of peak rings in large impact craters. Science, 354 (6314), 878-882.
  4. Wolbach, W. S. Global fire at the Cretaceous–Tertiary boundary. Nature 334, 665–669 (1988).
  5. Wolbach, W. S. Cretaceous extinction: Evidence of wildfires and search for meteoritic material. Science 230, 160–170 (1985).
  6. D.J. Field et al. (2018). Early evolution of modern birds structured by global forest collapse at the end-Cretaceous mass extinction. Current Biology. Vol. 28.
  7. Artemieva, N., & Morgan, J. (2017). Quantifying the release of climate‐active gases by large meteorite impacts with a case study of chicxulub. Geophysical Research Letters, 44(20).
  8. Brugger, J., Feulner, G., & Petri, S. (2017). Baby, it's cold outside: climate model simulations of the effects of the asteroid impact at the end of the cretaceous. Geophysical Research Letters, 44(1).

作者名片

热门评论

  • 2018-09-11 15:18 汉尼拔wang
    引用文章内容:矿藏及燃料富集的浅海以及能引发森林大火的陆地绝不是最佳选择

    看来现在赶紧把石油煤炭天然气石膏开采用完是避免灭绝的方法啊~

    [14]

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全部评论(16)
  • 1楼
    2018-09-11 14:54 天降龙虾

    陨石:本大爷自带灭绝BUFF,你们这些愚蠢的人类没想到吧。。。

    [1]
  • 2楼
    2018-09-11 15:18 汉尼拔wang
    引用文章内容:矿藏及燃料富集的浅海以及能引发森林大火的陆地绝不是最佳选择

    看来现在赶紧把石油煤炭天然气石膏开采用完是避免灭绝的方法啊~

    [14]
  • 3楼
    2018-09-11 15:52 q68257962

    首先,要足够大。

    [0]
  • 4楼
    2018-09-11 17:10 地球上的裸猿

    而恐龙则可能继续统治着地球,我们也不大可能有机会在这里给大家讲陨石的故事了。

    [0]
  • 5楼
    2018-09-12 10:00 Karlson

    卖陨石撞击险啦!撞太平洋中部,印度洋南部,大西洋中部地区半价!

    [2]
  • 6楼
    2018-09-12 17:01 大头米少

    欲哭无泪的恐龙君

    [0]
  • 7楼
    2018-09-13 06:46 路小艾

    应该说,破坏力和撞击位置有很大关系,但是大更加关键吧,不能说位置比大小更关键呀。

    [0]
  • 8楼
    2018-09-16 21:43 珠江水

    人类担心陨石几千年,现在却越来越多了

    [0]
  • 9楼
    2018-09-17 08:33 kingStart

    恐龙如果没死,可能今天写历史的就是恐龙。恐龙大概会写,几千万年前,地球上生活过一群猴子

    [0]
  • 10楼
    2018-09-21 16:20 夕阳荷花

    陨石扎破蛋壳,黄流出来了,血小板又低,无法愈合,全世界都是蛋黄了。

    [0]
  • 11楼
    2018-09-25 15:03 axiang

    作者本科是文科,研究生就可以读古生物,古生物后继无人可见一斑。

    [1]
  • 12楼
    2018-10-19 07:44 上课我睡觉

    恐龙的运气背何尝不是人类的幸运,要不然哪里还有人类的事情

    [0]
  • 13楼
    2018-11-21 19:21 黄必录-抗衰老专家

    小行星撞击地球假说不能解释与恐龙习性相近的同属爬行动物为什么不会灭绝?例如撞击产生的核冬天为什么不耐寒的鳄鱼、科摩多巨蜥和桫椤等中生代孑遗生物还能生存至今?有人用碳同位素比例绘制成图发现,K/T界线植物灭绝事件在超过5万年到10万年的时间间隔内,发生了不止一次的改变,这表明植物群落消失了,随后得以恢复,结果又遭到一系列灭绝事件的一再打击。要产生这种灭绝模式,可能需要在数千年的时间间隔内发生一连串的小行星撞击事件才行。但是,没有任何矿物学证据表明,在那两个生物大灭绝时期内,曾经发生过一连串的小行星撞击。还有,小行星撞击地球造成的生物大灭绝所用的时间是短暂的,然而,化石证据也显示,灭绝过程持续了几十万年。

    导致恐龙灭绝的原因,我的理论是,由于板块运动与大陆漂移,会不断的改变地理构造,影响了进入极地洋流的流量,从而改变了极冰的面积。由于冰雪会强烈的反射太阳光,当极冰面积增加或减少到一定阈值,就会反馈式的引起全球气温在短时间内快速下降或上升。由于大气中的CO2浓度与气温呈正相关,而净初级生产量又与CO2浓度呈正相关,以及净初级生产量与生态位数量呈正相关。因此,在“寒冷期”,大气中的CO2浓度快速下降,净初级生产量也跟着快速下降,从而导致了生物大灭绝。

    [0]
  • 14楼
    2018-11-21 19:38 黄必录-抗衰老专家

    小行星撞击地球说不能解释与恐龙习性相近的同属爬行动物为什么不会灭绝?例如撞击产生的核冬天为什么不耐寒的鳄鱼、科摩多巨蜥和桫椤等中生代孑遗生物还能生存至今?有人用碳同位素比例绘制成图发现,K/T界线植物灭绝事件在超过5万年到10万年的时间间隔内,发生了不止一次的改变,这表明植物群落消失了,随后得以恢复,结果又遭到一系列灭绝事件的一再打击。要产生这种灭绝模式,可能需要在数千年的时间间隔内发生一连串的小行星撞击事件才行。但是,没有任何矿物学证据表明,在那两个生物大灭绝时期内,曾经发生过一连串的小行星撞击。还有,小行星撞击地球造成的生物大灭绝所用的时间是短暂的,然而,化石证据也显示,灭绝过程持续了几十万年。

    在1.2和1.1亿年的侏罗纪发生过两次超级火山喷发,分别是翁通爪哇海台火成区和凯尔菱朗海台火成区,而且规模比白垩纪末那次的德干暗色岩火成区更大,恐龙照样活得好好的,说明白垩纪末的恐龙灭绝等生物大灭绝与超级火山喷发无关。

    大灭绝的罪魁祸首与地球环境不可逆的大改变有关。例如,大陆漂移和板块运动,导致注入极地温暖的洋流减少,使原来温暖的地球南北极覆盖上冰雪,我们知道,冰雪反光率是海水10倍,这就会使气温在短期内反馈式的快速下降,已知5次生物大灭绝都有气温大幅下降,气温下降的结果会使大气中的CO2的碳大量转入海底、冻土土壤和岩石中,使原本适应高浓度CO2的植物光合积累的有机物抵不过光呼吸和暗呼吸消耗量,生态系统净初级生产量的大幅下降的同时也会使草质变的难消化,结果是全球性的大饥荒,从而造成包括恐龙鸟类等选择性灭绝了,就象欧洲野马的灭绝就是因为干旱使草料硅质和粗纤维增多而难消化。

    [1]
  • 15楼
    2018-11-24 01:45 Naciccus

    砸到三峡是最恐怖的

    [0]
  • 16楼
    2019-02-07 12:11 SVIP3
    引用@汉尼拔wang 的话:看来现在赶紧把石油煤炭天然气石膏开采用完是避免灭绝的方法啊~

    在用完之前,温室效应已经足够毁灭了。

    [0]
  • 17楼
    2019-02-07 12:13 SVIP3
    引用@q68257962 的话:首先,要足够大。

    不过,如果足够大的话,撞哪都一样(比如直径100Km的陨石)。

    [0]

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