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北美燃烧之时

探索希克苏鲁布撞击和灭绝事件如何塑造了白垩纪北美洲独特的灭绝模式。

作者:Carl Zimmer
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六千五百万年前,在白垩纪末期,一颗直径约10英里的小行星或彗星从天而降,在加勒比海墨西哥尤卡坦半岛附近犁出了一道120英里宽的陨石坑。许多研究人员认为,这次撞击是导致史上第五大灭绝事件的部分原因,导致众多植物、海洋动物,尤其是最著名的恐龙消失。然而,要找出被称为希克苏鲁布的陨石坑与灭绝模式之间的联系一直很棘手。不过,最近,两名罗德岛的研究人员发现了一个线索——撞击角度——这或许能解释很多关于灭绝的疑问,特别是为什么北美洲遭受的损失比世界其他地方更严重。研究人员表示,希克苏鲁布愤怒的一击,以20到30度的角度划过大西洋,直奔西北方向,形成了一片巨大的、灼热的蒸汽云,在几分钟内烧毁了美国西部的大部分地区。

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布朗大学行星地质科学家彼得·舒尔茨(Peter Schultz)将他多年来研究其他星球陨石坑的经验应用于希克苏鲁布。通过分析月球、水星和金星的地表,他找到了根据陨石坑的形状来确定撞击角度的方法。他发现,如果小行星垂直落下,会留下一个对称的环形坑。然而,如果它以更倾斜的角度撞击,小行星的底部会撞入地面,而顶部则因巨大的惯性而崩裂,将碎片向前喷射。形成一个蛋形陨石坑,狭长的一端朝向坠落方向。“这就像是你打自己头一样,”舒尔茨说,“我开始注意到,陨石坑的不对称性与撞击角度之间存在着很好的关系。我在月球上看到了,在水星上看到了,在金星上也看到了。”

自1991年研究人员首次意识到尤卡坦半岛地下深处隐藏着一个陨石坑以来,他们一直在研究该地区的磁性和重力模式来绘制希克苏鲁布的地图。舒尔茨最近对该陨石坑的研究表明,它具有标志性的蛋形以及许多指向西北方向的斜向碰撞迹象。

舒尔茨说,如果希克苏鲁布撞击是垂直于地面的,那么大部分能量会被地球吸收,大部分碎片会直冲太空。但撞击体的倾斜轨迹必然会产生截然不同的后果。撞击削掉了大片地表岩石,并释放出一团巨大的、炙热的低空蒸汽云,这团蒸汽云沿着撞击体的路径继续前进。不到三分钟,这片蒸汽云就覆盖了美国西部的大部分地区。直到这场局部灾难之后,撞击产生的碎片才开始更均匀地散布到全世界。

罗德岛大学古生物学家史蒂文·丹霍恩(Steven D’Hondt)认为舒尔茨的设想是合理的。丹霍恩表示,这样的区域性末日解释了一些化石记录中的谜团。例如,北美洲植物的灭绝率至少是世界其他地区的3倍。北美洲的化石记录还在灭绝事件后显示出异常多的蕨类植物。丹霍恩和舒尔茨指出,即使在距离尤卡坦半岛西北方向2000英里处,云的热量也会点燃植物。大火过后,机会主义的蕨类植物会占据并统治一段时间。

这个理论或许还能解释另一个反常现象:对蒙大拿州晚白垩世化石的研究表明,陆地物种灭绝的可能性是淡水居民的9倍。如果炽热的蒸汽云以每秒6英里的速度掠过北美洲,这似乎是合乎逻辑的:栖息在池塘里的乌龟可能会幸存,而在一片林地里巡游的霸王龙可能会被烤熟。

如果舒尔茨和丹霍恩的说法属实,进一步的研究应该会继续表明北美洲的灭绝模式是独特的,无声地证明了一个大陆曾经燃烧的时代。

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