小行星撞擊效果圖，該次撞擊位于如今墨西哥境內(nèi)。 （圖片來源：Chase Stone）

最近，一項(xiàng)來自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院模擬結(jié)果顯示，導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星“或許是以最為致命的角度”擊中了地球。

模擬結(jié)果表明，小行星撞擊地球的角度為60度左右，在這種情況下，那些涌入上層大氣層導(dǎo)致氣候變化的氣體的量將會(huì)達(dá)到最大值。

六千六百萬年前的這一擊可能釋放了約數(shù)十億噸的硫，足以遮天蔽日，引發(fā)“核冬天”，導(dǎo)致恐龍以及四分之三的其它生物死亡。

本次研究的模型結(jié)合了撞擊的三維數(shù)值模擬和撞擊現(xiàn)場(chǎng)的地球物理數(shù)據(jù)，首次完全以三維形式模擬從最初撞擊到最后隕石坑[現(xiàn)被稱為?？颂K魯伯（Chicxulub）隕石坑]形成的全過程。

該模擬是在英國(guó)科學(xué)技術(shù)設(shè)施理事會(huì)（Science and Technology Facilities Council, STFC）的DiRAC（Distributed Research utilizing Advanced Computing）高性能計(jì)算設(shè)備支持下得以實(shí)現(xiàn)。

本研究的首席研究員、帝國(guó)理工學(xué)院地球科學(xué)與工程系Gareth Collins教授說：“那些恐龍所經(jīng)歷的正是最為慘烈的情形：小行星撞擊釋放巨量能夠改變氣候的氣體，涌入大氣層，引發(fā)一連串事件，并最終導(dǎo)致恐龍滅絕。更糟糕的是，小行星恰好可能是以最為致命的角度之一撞向地球。我們的模擬足以證明小行星從東北方撞向目標(biāo)，與地面以大約60度的陡峭角度接觸。這是最為嚴(yán)重的幾種情形之一，因?yàn)檫@會(huì)釋放更多有害的碎屑進(jìn)入上層大氣并四處播散，而這正是‘核冬天’出現(xiàn)的原因。”

研究結(jié)果被刊登在《自然》（Nature）子刊《自然-通訊》（Nature Communications）上。

火山口的形成

希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub crater）位于如今的墨西哥，其周圍的上層土壤含有大量的水以及多孔碳酸鹽和蒸發(fā)巖。經(jīng)受撞擊和加熱后，這些巖石會(huì)分解，將大量的二氧化碳、硫和水蒸氣釋放到大氣層中。

其中，硫會(huì)快速形成可遮蔽陽光的小顆粒氣溶膠，使氣候變冷，植物無法光合作用。最終促使大滅絕事件爆發(fā)，導(dǎo)致地表75%的生命死亡。

帝國(guó)理工學(xué)院、弗萊堡大學(xué)和德州大學(xué)奧斯汀分校的研究團(tuán)隊(duì)調(diào)查了隕石坑的形狀和地下結(jié)構(gòu)，將地球物理數(shù)據(jù)輸入模擬程序，幫助判斷撞擊的角度和方向。近期，從這座200公里寬的隕石坑中鉆取的巖石也為他們的分析提供了佐證，這些巖石攜帶著撞擊所產(chǎn)生的極端力量的證據(jù)。

前所未有的表現(xiàn)

隕石坑中心，峰環(huán)（peak ring，指在隕石坑環(huán)以內(nèi)，由斷裂巖石所形成的環(huán)狀山）中心，以及被抬升的位于隕石坑30km以下的密實(shí)地幔巖石中心，這三者之間的關(guān)系是判斷撞擊的角度和方向的關(guān)鍵。在?？颂K魯伯，這些中心沿東北-西南方向排列，隕石坑中心位于后兩者之間。在撞擊角度為60度時(shí)，該團(tuán)隊(duì)的三維模擬結(jié)果幾乎重現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)情況。

這些模擬結(jié)果前所未有地細(xì)致重現(xiàn)了這座隕石坑的形成過程，為我們了解地球上最大的隕石坑形成過程提供了更多的線索。之前對(duì)此處的全三維模擬只含有撞擊的早期階段，這一階段會(huì)形成一個(gè)被稱為過渡撞擊坑（transient crater）的巨大的碗狀深坑，同時(shí)，巖石、水和沉積物會(huì)被擠出并進(jìn)入大氣層。

本次模擬首次涉及到隕石坑形成的后半部分，并且重現(xiàn)了隕石坑形成的最后階段，即過渡撞擊坑坍塌，形成最終的結(jié)構(gòu)。研究人員首次得以將三維模擬?？颂K魯伯隕石坑和地球物理數(shù)據(jù)顯示的隕石坑現(xiàn)代結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。

弗萊堡大學(xué)的共同作者Auriol Rae博士說：“難以置信，這些深埋于沉積巖之下一千米的地球物理數(shù)據(jù)卻能如此清晰地揭示隕石坑結(jié)構(gòu)，甚至足以描述撞擊的角度。”

研究者表示，這項(xiàng)研究既大大加深了我們對(duì)導(dǎo)致恐龍滅絕的那次撞擊的理解，也有助于我們獲悉其它星球上的大型隕石坑是如何形成的。

帝國(guó)理工學(xué)院地球科學(xué)與工程系的共同作者Thomas Davison博士說：“像?？颂K魯伯這樣的大型隕石坑，形成也不過是幾分鐘的事，這其中就伴隨著一場(chǎng)隕石坑之下巖石反彈的壯觀景象。我們的研究可有助于加深我們對(duì)如何利用這次反彈的信息獲知撞擊小行星細(xì)節(jié)的理解。”

翻譯：姬翔

審校：趙歡

引進(jìn)來源：帝國(guó)理工學(xué)院

引進(jìn)鏈接：https://phys.org/news/2020-05-dinosaur-dooming-asteroid-struck-earth-deadliest.html


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號(hào)，在對(duì)話框：
回復(fù)【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復(fù)【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】，了解最新團(tuán)體定制活動(dòng)
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識(shí)】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識(shí)
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情
?