在6600万年前的一个春日,一颗小行星撞上了今天墨西哥海岸附近的海洋。希克苏鲁伯大碰撞引发了全球冲击波、地震和大海啸,导致非鸟类恐龙灭绝,地球陷入漫长而黑暗的冬天。
周一发表在《自然地球科学》杂志上的一项研究揭示了这次寒流的原因:尘埃。该研究的作者说,微米大小的硅酸盐尘埃在撞击后在大气中徘徊了长达15年,并导致了全球变冷。此外,他们说,在希克苏鲁伯撞击后的两周内,地球上所有的光合作用活动都可能完全停止,主要原因是细尘。
爱丁堡大学(University of Edinburgh)的古生物学家斯蒂芬·布鲁萨特(Stephen Brusatte)没有参与这项研究,他说,这样的研究有助于了解小行星撞击后的时期。
他说:“它们帮助我们理解霸王龙、三角龙和其他恐龙,这些恐龙早上醒来时处于食物链的顶端,但到了一天结束时,它们面临的是一个混乱的世界。”
在2017年的田野调查中,比利时布鲁塞尔自由大学的地质学家、这项新研究的作者之一皮姆·卡斯克斯(Pim Kaskes)从北达科他州一个名为塔尼斯的地质构造中收集了一些细粒度的样本,这些样本产生了化石的宝库。当塔尼斯距离希克苏鲁伯撞击点2000英里时,地震波创造了一个被称为白垩纪-古近纪边界的矿物矿床。它大约有四英尺厚,与事件相对应。
他与比利时皇家天文台古气候模型研究员塞内尔(Cem Berk Senel)分享了这些样本,塞内尔当时是布鲁塞尔自由大学(universit
“我们想知道的一个关键问题是,希克苏鲁伯大灭绝事件的主要原因是什么,因为在文献中,有各种各样的假设来解释这一现象,”塞内尔说。
灰尘的作用常常被忽视。相反,科学家们关注的是小行星蒸发后岩石释放的硫颗粒,以及撞击和随后的野火产生的烟灰。
“沙尘的影响还不为人所知,”卡斯克斯博士说。“大多数已经完成的工作使用了非常粗粒度的材料,这些材料很快就会从大气中降雨,或者非常细的颗粒也会相对较快地降雨。”
他说,假设硫和烟灰比灰尘更能吸收和阻挡阳光,因此它们可能是冬季撞击的先兆。
塞内尔博士的计算机模拟结合了硫颗粒、烟灰和卡斯克斯博士样本的测量数据,结果显示,细尘是一种严重的气候影响因素。在小行星撞击的余波中,一团比一缕头发还细的细尘埃附着在大气中。不像硫和烟灰会随着时间的推移而消失,这些颗粒会保持至少15年。这导致全球平均地表温度骤降59华氏度。
塞内尔博士说,全球光合作用在两周内就中断了。由于细尘,陆生植物的光合作用在撞击后的620天内中断。过了四年,大气才恢复,让植物得到足够的阳光来恢复。
阿姆斯特丹自由大学(Vrije Universiteit Amsterdam)的古生物学家简·史密特(Jan Smit)没有参与这项研究,他说,关于小行星撞击地球后地球变冷的发现“大致大致”。
但他说,光合作用停止了多年的观点是有争议的,这个观点最早是由Luis和Walter Alvarez这对父子科学家在20世纪80年代提出的。他们的假设和新的研究都不能解释海洋植物是如何存活下来的,尽管它可以解释休眠种子和开花植物是如何恢复的。
需要结合更多地点的细尘测量结果,才能得出更多的全球性结论。Senel博士和Kaskes博士说,计算机模拟确实显示了南北半球气候活动的细微差异,但他们承认需要做更多的研究。
“这是我们想弄清楚的,看看全球各地是否存在差异,也许有些地区受陨石撞击的影响较小,以及为什么有些群体幸存下来,而另一些却没有,”卡斯克斯说。“我认为这只是一些很酷的研究的起点,可以找到这种全球反应的化石证据。”