希克蘇魯伯隕石坑

希克蘇魯伯隕石坑(;),又譯奇虛樂隕石坑契克苏勒伯陨石坑,是一個位於墨西哥猶加敦半島的撞擊隕石坑,埋藏在地表之下。其名取自於隕石坑中心附近的城市;希克蘇魯伯在馬雅語意為「惡魔的尾巴」。近年來,另有多重撞擊理論,認為當時有許多顆隕石在短時間內撞擊地球,而希克蘇魯伯隕石坑僅是其中一顆。另有天文研究指出,這些隕石是在1億6,000萬年前分裂而成。2019年算出北達科他州化石表面附著物質的年代大約是6,576萬年前。

發現
早在1951年,墨西哥石油公司已在猶加敦半島開鑿數個鑽井,曾經在約1.3公里深處挖到相當厚的安山岩層。安山岩是由地球的內部地熱形成,或是由撞擊事件產生。在探勘時,這些安山岩只被認為是熔岩穹丘,但該地區很少火山地形。

雖然墨西哥石油公司無法讓彭菲爾德公開明確的資訊,但彭菲爾德以及他的上司Antonio Camargo還是於1981年的地質學年會上發表了他們的研究成果。由於大多數的與會者都另外參加了一場關於地球撞擊事件的專題討論會,使得當年的地質年會出席率不高,他們的成果也沒有受到重大關注。希爾德布蘭到海地進行K-T界線研究,在棕綠色黏土沉積物中找到了高含量的銥、衝擊石英,以及類似玻璃隕石的風化物質。。希爾德布蘭與格倫·彭菲爾德取得聯繫,另外研究了墨西哥石油公司於1951年時在另外兩處鑽井取得的樣本,儲放在紐奧良。還有一些研究宣稱該撞擊構造另有一個大坑,直徑300公里;多數人研究的坑體只是小的內坑。

撞擊事件
Space Imagery Center製作]]
造成隕石坑的撞擊物體,直徑推測至少有10公里,撞擊後完全蒸發,釋出高達4.2×1023焦耳的能量,相當於100兆噸三硝基甲苯(1014吨TNT当量)。人類歷史中最強的人造爆炸物是沙皇炸彈,爆炸威力只相当于5,000萬噸黃色炸藥;而希克蘇魯伯撞擊事件的能量是沙皇氫彈的200万倍。

效應
希克蘇魯伯撞擊事件會引發大規模海嘯,並使大量高熱灰塵進入大氣層,而撞擊地點會在數秒內被撞擊後再度落下的噴出物覆蓋。撞击事件會造成大量的灰塵進入大氣層,長時期遮蔽陽光,妨礙植物進行光合作用,而在食物鏈上層的草食性動物、肉食性動物也跟着滅亡,造成生態系統的瓦解。撞擊事件也可能造成大量的二氧化碳進入大氣層中,形成明顯的溫室效應。

该撞击很可能引起了地球自转和公转特征的改变,例如日地距离的变化,导致太阳光照强度下降,也引起了印度的火山长时间的活跃的喷发。总之多种因素,导致气候变得更加寒冷干燥温差增大等,植物光合作用下降,不利于生物的生存。2008年2月,德州大學的Sean Gulick等人利用地震學資料,提出該隕石撞擊到的水域,比往常所認定的更深。他們提出這將造成更多的硫酸氣溶膠,嚴重影響氣候,造成更多酸雨。

英國倫敦帝國學院的地球物理學者 Joanna Morgan 教授帶領的研究團隊最新研究提出證據,進一步解釋造成白堊紀─第三紀滅絕事件(Cretaceous-Paleogene extinction event)的原因。他們認為導致當時包含恐龍等大量生物滅絕,主要原因應該是因為大氣層的組成改變。充滿硫化物的大氣層讓氣溫下降造成全球性寒冬,導致大多數動、植物死亡滅絕。這項研究已於日前發表於科學期刊《地球物理研究通訊》(Geophysical Research Letters)。研究人員認為小行星撞擊時讓超過 3 千億噸的硫進入大氣層,造就了地球環境陷入灰暗寒冷,全球氣溫下降至零度以下長達數年,可能也影響了海洋的溫度長達數百年。這樣劇烈的氣溫變化就解釋了為什麼當時有如此大量物種陷入生存危機而滅絕。經過計算之後,研究團隊估計當時有 3,250 ± 1,300 億噸的硫及 4,250 ± 1,600 億噸的二氧化碳(人類每年排放至大氣層的二氧化碳總量大約是 400 億噸),高速向上噴出進入高層大氣。雖然二氧化碳後來影響的時間更長,造成地球氣溫暖化,但是當下大量硫化物和煙塵造成更直接的影響,讓氣溫迅速下降至非常低溫。美國埃默里大學環境科學教授 Anthony Martin 解釋,雖然大量二氧化碳會造成溫室效應讓氣候暖化,但大量的硫會更劇烈直接的讓太陽輻射無法穿透大氣層,就像在溫室上方加上一塊掩蔽光線的黑幕。在先前,德國波茨坦大學 Julia Brugger 的研究團隊已在今年更早時,模擬了當 1,000 億噸硫化物和 14,000 億噸的二氧化碳噴發對全球氣候環境的影響。他們發現在這樣的情況下,地球每年的表面空氣溫度至少較一般低 26 度,更有大約 3 至 16 年間溫度在零度以下,而且至少需 30 年才慢慢回復。Morgan 教授解釋,先前 Julia Brugger 研究團隊的結果對硫化物的影響估計較保守,但現在他們已能修正硫化物的含量讓數據更精確。加上當時小行星撞擊的角度及方向等參數,研究團隊可確切知道哪片岩层受到撞擊,校正當時產生的氣體數據。如果 Brugger 團隊先前是以 1,000 億噸硫化物計算,那麼實際情形應該會比模擬時還要嚴重。。

地質學與形態學
在1991年,希爾德布蘭與彭菲尔德等人研究希克蘇魯伯隕石坑的地質特徵與構成,以及衝擊石英。研究人員也在海地發現似玻璃隕石證據。

起源
在2007年9月,《自然》的一篇研究提出希克蘇魯伯隕石坑的起源。

滅絕事件
加州大學柏克萊分校的物理學家路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨、與地質學家沃爾特·阿爾瓦雷茨等人提出恐龍等動植物是因撞擊事件而滅絕。根據他們的推測,該次滅絕事件與希克蘇魯伯撞擊事件的發生時期相近,可能是因這個撞擊事件導致而成。普林斯頓大學的Gerta Keller根據希克蘇魯伯的岩芯樣本,提出希克蘇魯伯撞擊事件發生於滅絕事件之前30萬年,因此不是滅絕事件的主因。

除了隕石坑以外,撞擊事件的證據還有全球各地的K-T界線的薄黏土層。1970年代末,阿爾瓦雷茨等人提出該黏土層有高含量的銥。銥含量高達6ppb,而地殼的銥含量僅0.4ppb而隕石的銥含量達470ppb。隕石撞擊造成的灰塵雲在全球沉降後,便形成銥含量極高的黏土地層。

多重撞擊理論
近年來,在北緯20度至70度之間的地區內,發現了更多與希克蘇魯伯隕石坑同年代的撞擊坑。例如:英國北海外海的銀坑隕石坑、烏克蘭的波泰士隕石坑。這些發現促成了此一假設:希克蘇魯伯隕石坑發生時期的白堊紀—第三紀滅絕事件,可能係由一連串隕石撞擊而造成。

1994年,蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星,事件證明了彗星會受行星的潮汐力影響,使其在撞擊前分裂成數塊,而這些碎塊會在短時間內連續撞擊行星。蘇梅克-列維9號彗星因為木星的重力扯碎,而太陽系過去極可能發生過類似的事件。在6,500萬年前,地球附近可能也曾發生同樣的事情。

但在2006年年底,明尼蘇達大學的地質學家Ken MacLeod所完成的地質分析,卻支持單一撞擊理論。他研究了距離希克蘇魯伯隕石坑4,500公里的海底土壤與沉積物,分析結果顯示地層中僅有一層撞擊沉積物;在遠達4,500公里的距離仍未發現其他撞擊造成的沉積物,表示同時期應該只有發生過一次撞擊事件。然而,提出多重撞擊理論的Gerta Keller認為這個研究結果過於主觀、誇大。

參考資料
腳註
文獻
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外部連結
*[http://maps.google.com/maps?q=http://bbs.keyhole.com/ubb/download.php?Number=1226046&t=k&om=1 希克蘇魯伯隕石坑所在地的衛星影像](來自Google Maps)

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