该图画出了小行星撞击地球的横截面,类似于大约 6600 万年前导致地球上四分之三物种灭绝的那次撞击。另一个撞击坑可能已经在西非海岸被发现,大灭绝事件有了新的转折。绘图:CLAUS LUNAU, SCIENCE SOURCE

撰文:MAYA WEI-HAAS

在大约 6600 万年前,一个灾难性瞬间过后,地球上的生命进程被永远地改变了。一块宽约9.7千米的陨石撞到了墨西哥尤卡坦半岛的海岸,引发了一场全球灾难。随之而来的巨大海啸席卷了数千公里的海岸。野火在大片土地上肆虐。海底岩石蒸发释放出的气体导致剧烈的气候波动。这场灾难导致了地球上约75%的物种灭绝,包括所有非鸟类恐龙。

但这可能不是故事的全貌。埋在西非海岸的沙层之下的东西,暗示着可能不止有一个巨大的陨石撞击地球。

根据发表在《科学进展》杂志上的一项新研究,研究人员在海底地震勘测中发现了一个可能是陨石坑的深坑,其宽度约为8.5公里,以附近一座海底火山的名字命名为“纳迪尔”,似乎是由一块至少402米宽的陨石撞击形成,而且它可能与希克苏鲁伯陨石坑形成的时间大致相同。希克苏鲁伯陨石坑是导致恐龙灭绝的小行星撞击地球留下的巨大疮疤。

亚利桑那大学的行星科学家、研究作者Veronica Bray说:“很多人质疑希克苏鲁伯大碰撞的影响,尽管影响巨大,但怎么会在全球范围内造成如此大的破坏?研究纳迪尔可能会对回答这一问题有帮助。”

形成纳迪尔的物质比希克苏鲁伯陨石小得多,因此它的影响可能是区域性的。但这项研究如果得到证实,就说明第二次快速连续的陨石撞击可能在白垩纪末期的全球灾难中造成了连环打击。在一种假设里,这对小行星可能来自同一个母体,该母体在与地球大气层相撞之前裂成两半,撞击地面的范围超过5472公里。

虽然需要进一步分析来确认疑似陨石坑的年龄和身份,确认它是否与希克苏鲁伯陨石有关,但科学家们对可能会发现的新撞击地点感到兴奋,但是也不敢过于兴奋。

由于活跃的地质波动,地球对远古撞击的记录保存地非常不完整。大片地表收进了地幔中,一些地区被新火山岩重新覆盖,还有一些地方被移动的冰川侵蚀消失了。地球上仅确认了大约 200 个撞击坑,科学家无法充分了解这些撞击如何影响古代地球,也无法了解它们可能在地球的未来中扮演什么角色。

“地球真是消灭了不少陨石坑啊,”威诺纳州立大学研究撞击坑的实验地质学家Jennifer Anderson说,但她不是研究小组的成员。她说,由于地球活跃的地质活动,“在地球上,发现新的陨石坑总是很重要。”

地震的惊喜

像许多发现一样,发现疑似的新陨石坑也是偶然。埃登堡赫瑞瓦特大学的地质学家Uisdean Nicholson对重建大约1亿年前南美洲与非洲的分离方式很感兴趣。

为了寻找线索,Nicholson研究了两个大陆之间海底的特征,并与商业公司WesternGico和TGS合作获取了地震数据。这项分析追踪了地震波是如何在地下反弹的,以揭示地下的构造。在看到追踪结果的那一刻,Nicholson就发现了一些奇怪的事情。

作为地震勘测专家,Nicholson已经看到了许多在地下岩层中形成隆起和凹陷特征的数据,例如盐丘从更密集的围岩中拱起。但摆在他面前的数据波动暗示了一场更大的灾难。 “我从未见过这样的事情,”他说。

Nicholson联系了包括Bray在内的其他科学家,询问他们是否认为这可能是一个陨石坑,其他科学家都表示同意:该结构呈凹陷状,有环形山坑缘,中心有一个突出的锥体,在这类陨石坑中很常见。

通过分析该结构的形状和大小,该团队模拟了它可能的形成过程。结果表明,该撞击坑是由一块大约402米宽的太空岩石撞击形成的,它呼啸着穿过大气层,以每小时近 72,420公里的速度撞击海面。Bray说,当它撞进大海时,“大海根本感觉不到它的移动。”

研究小组估计,这次碰撞会释放出相当于5,000 兆吨 TNT 炸药的能量,几乎能让周围海水和海底层瞬间蒸发。然后冲击波穿过地表,使曾经坚硬的岩石像液体一样流动。几分钟之内,海床就会在撞击位置的中央向上反弹,然后塌陷。结果将是在一个碗状凹陷中形成一个山锥——科学家们认为他们在非洲西海岸附近发现的正是这种结构。

通过将该地区的沉积层与其他地点年代久远的样本相比对,研究人员估计,该地貌形成于大约 6600 万年前,与希克苏鲁伯非常相似。

行星组合拳?

研究纳迪尔事件对环境的影响可以帮助我们更好地了解未来可能对我们的星球产生的影响。理论上,纳迪尔陨石的大小与小行星贝努相当,在接下来的三个世纪中,贝努与地球相撞的几率为 1/1750,成为最有可能撞击地球的小行星之一。小行星撞地球绝非一件微不足道的事,它会引发席卷数百公里的海啸。或者正如Bray所说:“它大到足以抹去一两个城市。”

但是,对于我们理解希克苏鲁伯大碰撞和恐龙灭绝之后的事,这一发现意味着什么仍然不确定。纳迪尔撞击释放的能量及其对环境的影响与约9.7公里宽的希克苏鲁伯小行星与地球的碰撞和随之而来的全球灾难相比,相形见绌。

“这是完全不同的等级,”德国新乌尔姆应用科学大学大型冲击结构专家 Martin Schmieder 说,他在研究发表之前对其进行了同行评审。

但Bray说,在一个已经被破坏的生态系统中,纳迪尔撞击的影响可能会让情况“雪上加霜”。还有一个问题是,在同一时期是否还有其他影响。该研究的作者指出,形成乌克兰波泰士陨石坑的撞击发生于6540万年前,比希克苏鲁伯要晚一些。

彗星或小行星碎片形成的撞击群此前在地球和其他星球上都有过记录。例如,在美国中西部Anderson居住的地方附近,有三个陨石坑的历史可以追溯到大约 4.6 亿年前。它们是奥陶纪时期撞击高峰的一部分,科学家们认为这与小行星带中可能发生的碰撞有关,数百万年来,小行星带中大量的陨石冲向我们的星球。

然而,在地球上零星的古代撞击记录中识别出这些星团是一项不小的挑战。Schmieder说,据估计,像纳迪尔这样大小的撞击发生的频率都略低于每 10万年一次。 “所以这基本上随时可能发生。”

而对于纳迪尔来说,还需要更多的研究来确定它是如何形成的。

“这是一个令人兴奋的发现,”伦敦帝国理工学院专门研究撞击坑的行星科学家Gareth Collins在电子邮件中写道,尽管他警告说,目前还不能就这一发现得出太多结论。需要直接样本来确认该结构的起源以及形成其可能影响的更精确的日期。

该研究的作者已经申请了紧急资金来钻探纳迪尔撞击坑的地层,收集可能受到冲击、融化和混杂的坑内岩石及上方沉积层的样本。掩埋该结构的厚厚的沙泥层可能不单单保留了撞击坑的特征,还有助于揭示撞击发生后几年的海洋生物状态——为了解小行星撞击地球时地球发生了什么提供了一个新的数据宝库。

“但当然,”Bray说,“我们只有在钻入地层后才能确定。”

(译者:七〇)

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