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恐龙绝灭之谜揭晓:科普百问恐龙世界

时间:2023-11-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:约6500万年前,地球上曾经盛极一时的恐龙,突然消失了。恐龙难以适应,最终绝灭。恐龙受不了,大批死亡,最后灭绝。食肉恐龙吃了有毒的肉,也被毒死了。目前被科学界普遍接受的一个猜想是,小行星撞击地球导致恐龙绝灭。其中铱的含量竟是地球正常含量的200倍。1980年开始,他们先后发表多篇论文,指出恐龙的绝灭很可能是天体撞击的结果。巨大的撞击波可能引发世界各地的地震和火山爆发,连锁反应,进一步加剧灾难。

恐龙绝灭之谜揭晓:科普百问恐龙世界

约6500万年前,地球上曾经盛极一时的恐龙,突然消失了。当时究竟发生了什么?科学家们一直在努力破解这个重大的谜团。根据天文学、地质学及生物学等研究,他们提出了各种各样的猜想,如:

(1)超新星爆发引起地球气候强烈变化,温度骤然升高,而后又下降得很低。恐龙难以适应,最终绝灭。

(2)地球发生大规模构造运动,大陆板块分裂漂移、碰撞,强烈造山,导致地理环境和气候剧变。恐龙受不了,大批死亡,最后灭绝。

(3)地球磁场发生倒转,造成一段时间地球完全没有磁场,臭氧层不能在地磁场作用下附着在地球上空,地球会暴露在宇宙射线太阳粒子辐射下,对地球气候和生物产生致命影响,恐龙因此纷纷死亡。

(4)被子植物兴起,并含有毒素,巨型素食恐龙食量奇大,吃下的毒素日益积累,结果中毒而死。食肉恐龙吃了有毒的肉,也被毒死了。

(5)哺乳动物兴起,起初都是类似老鼠那样的啮齿类食肉动物,大量偷吃恐龙蛋,造成恐龙断子绝孙。

(6)白垩纪末期酸雨强烈,溶解了土壤中的锶,恐龙饮水和觅食,摄入了这些锶而中毒身亡,等等。

但上述这些猜想没有一个不是漏洞百出,证据不足。

目前被科学界普遍接受的一个猜想是,小行星撞击地球导致恐龙绝灭。

这个论点是美国科学家路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨(Luis Walter Alvarez)和沃尔特·阿尔瓦雷茨(Walter Alvarez)父子(图155)共同提出的。

图155 美国科学家路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨和沃尔特·阿尔瓦雷茨父子(Image Credit:en.wikipedia.org)

20世纪70年代,美国地质学家沃尔特·阿尔瓦雷茨,在意大利中部进行地质研究期间,发现白垩纪和古近纪沉积的岩石之间有一层薄薄的黏土层,是划分这两个时代岩石的界线(白垩纪—古近纪界线,Cretaceous-Paleogene boundary,简称K-Pg bundary)。在界线之下有恐龙化石,界线之上就再也没见到过恐龙化石。这是为什么?看来答案就在这层黏土里。于是,他把这个想法告诉了他爸爸路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨。

他爸爸可是个了不起的科学家,当时是美国加州大学伯克利分校物理学教授(图156)。因发展氢泡室技术和数据分析方法,独享1968年诺贝尔物理学奖。第二次世界大战期间,曾参加过美国研制原子弹的“曼哈顿计划”。1946年因发展“飞机在全天候和交通繁忙条件下安全着陆地面控制系统”的突出贡献,应邀去白宫接受美国总统杜鲁门亲自颁发的科利尔奖(Collier Trophy)。

图156 美国加州大学伯克利分校物理学教授路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨(Image Credit:en.wikipedia.org)

他对儿子的想法很支持,就找到劳伦斯·伯克利实验室的核化学家弗兰克·阿萨罗(Frank Asaro)和海伦·米彻尔(Helen Michel),运用中子活化分析技术研究这层黏土。发现其中含有碳化尘埃、微玻璃球粒、冲击石英晶体、微金刚石,以及只形成在高温高压条件下的稀有矿物。其中铱的含量竟是地球正常含量的200倍。

还能在哪里找到这么多的铱呢?在太空里。太空里的铱含量比地球的高出约1000倍。也就是说,这层岩石里的铱,原先不是地球上的,是来自太空的。而冲击石英,则是天体撞击才会留下的标记。

1980年开始,他们先后发表多篇论文,指出恐龙的绝灭很可能是天体撞击的结果。他们的结论引起地质学界激烈的争论,受到不少人的质疑。1988年老阿尔瓦雷茨逝世,享年77岁。(www.xing528.com)

1990年,随着希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub Crater)的发现,阿尔瓦雷茨父子的论点得到了强有力的证据支持。这个陨石坑位于墨西哥的尤卡坦半岛希克苏鲁伯(Chicxulub)地区,埋藏在1100多米厚的灰岩下。陨石坑直径超过180km,横跨墨西哥湾近海和半岛陆地。早在20世纪70年代,地质学家在这里进行石油勘探时,根据重力异常和钻探显示的信息,发现地下隐伏着一个巨大的圆形构造。经过10多年的研究,确定是一个巨型陨石坑(图157),并发现这个陨石坑也有一层薄薄的黏土层,测定年龄约6500万年,是白垩系—古近系界线。黏土层也含有铱及冲击石英等撞击产物。

图157 尤卡坦半岛希克苏鲁伯地区重力异常图,可见一个直径超过180km的圆形撞击坑横跨墨西哥湾近海和半岛陆地(Image Credit:zmescience.com)

随着世界各地相关研究的深入,发现这套撞击产物也不约而同地出现在地球许多地方的白垩系—古近系界线层里,显然这是一次影响遍及全球的大撞击,撞击点就在墨西哥的犹卡坦半岛希克苏鲁伯市附近。

综合各方面的研究结果,一些科学家大致描绘出当时可能发生的情况:

约6500万年前,一颗直径约10km的小行星,以超过40倍音速的速度冲向地球(图158)。它的体积如此巨大,以至于当它撞上地球时,前端已碰到地面,而后端还在约10 000m高空!撞击释放的能量,达100万亿吨TNT当量!相当于迄今为止人类制造的威力最大核炸弹——苏联1961年试爆的5000万吨TNT当量“赫鲁晓夫氢弹”的200万倍(图159)!

撞击的超高温使这颗小行星气化蒸发,还引发了浪高百米的大规模海啸,横扫整个墨西哥和大半个美国,一部分穿过墨西哥进入太平洋,一部分深入美国内陆,然后再原路返回,浩浩荡荡,摧枯拉朽,所经之处生物很难存活。

图158 约6500万年前,一颗直径约10km的小行星,以超过40倍音速的速度冲向地球(Image Credit:loadtve.biz)

图159 撞击释放的能量,达100万亿吨TNT当量(Image Credit:pics-about-space.com)

撞击会击穿地壳,挖出约21000km3的岩石和岩浆,混合成高温喷溅物飞上高空,而后再落下来,造成全球性的火风暴。还产生大量二氧化碳进入大气,在此后一个时期,形成强烈的温室效应,气温骤升,全球酷热。

巨大的撞击波可能引发世界各地的地震和火山爆发,连锁反应,进一步加剧灾难。

撞击还可能引起地球自转和公转特征的改变,导致太阳光照角度变化,全球气候发生巨变。

还造成大量尘埃升上12km高空,进入平流层。因平流层不会降雨,这些尘埃会弥漫在那里长达10年以上,长时期遮蔽阳光,地表气温急剧下降,进入漫长黑暗的严寒时期——“核冬天”。植物也因光合作用受阻,大面积枯萎。

由于撞击点位于富含石膏的岩层,大量石膏硫化物被抛上天空,造成此后一段时期硫酸雨盛行,也促进了生物的大批死亡。

在这一连串酷热和严寒剧烈变化的大灾难中,首先是食量巨大的巨型恐龙,而后是其他恐龙及别的一部分生物群,由于无法适应如此恶劣的环境巨变,纷纷灭亡,中生代生态系统瓦解,白垩纪到此结束。

残存的生物群,大多在中生代时期属于非主流,竞争不过那些主流生物群,所以只能低调地在夹缝里求生存,消费水平维持在较低的标准,对环境适应能力超强。正因为如此,它们才能度过这段艰难时期,熬到新生代。一旦环境好转并稳定下来,它们就迅速复苏,占据绝灭生物群留下的空缺,繁荣昌盛起来。

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