揭开恐龙灭绝之谜：6500万年前大型小行星碰撞尤卡坦半岛引发超级火山喷发 | {$randkws}热点解读 恐龙灭绝之谜现已揭晓

揭开恐龙灭绝之谜：6500万年前大型小行星碰撞尤卡坦半岛引发超级火山喷发
（神秘的地球uux.cn报导）据新浪技术（叶倾城）：国外传媒报导，当下，恐龙灭绝之谜现已揭晓，6500万年前，一颗体积较大的小行星碰撞在尤卡坦半岛希克苏鲁伯区域，接着碰撞引发超级火山喷发，沈阳裁员消息热点导致地球气候发生显著转变，最后恐龙在一连串的灾难中无法适应，最后走向了灭绝之路。地球美国地质学家沃尔特·阿尔瓦雷斯（Walter Alvarez）说：“理解我们如何破译岩石层中记录的一个伟大历史事情，就像该考古事情自身一样有趣。”
重大的岩石样本
古比奥古镇建造在意大利翁布里亚区域英吉诺山脉斜坡位置，其保存完好的建筑结构记录了古罗马辉煌的历史。公元前2世纪-1世纪之间，伊特鲁里亚人始建了这座古镇，罗马时代、中世纪和文艺复兴时期相继建造了罗马剧院、执行官邸，各类教堂和喷泉，变成吸引游客前来参观的著名古罗马景点之一。
但是，吸引美国年轻地质学家沃尔特前往古比奥古镇的并非古罗马建筑，而是保存在城镇外部岩石结构中的自然历史记录。在古比奥古镇外部存在着地质学家梦寐以求的东西——地球上最广泛、最连续的石灰岩层。
当地人将吸引人注意的粉色裸露岩层命名为“Scaglia rossa”，它们位于山坡和峡谷区域，“Scaglia”的意思是岩石薄片，指的是岩石很轻松削成方形结构，用于建造房屋，例如：罗马剧院，“rossa”指的是粉红色。这个巨大的岩层是由许多层构成，大约跨度400米，最初的历史记录可追溯至远古海底，该岩层记录了地球5000万年发生的转变。
持久以来，地质学家一直使用化石确认来自全球各地的岩石记录，沃尔特使用该策略探究古比奥古镇周围岩石结构。在这种石灰岩层中，他察觉了微型生物的外壳化石，这种生物叫做有孔虫（foraminifera）。它们是一群单细胞原生生物，只能用放大镜才能观目睹，但是1厘米厚度的粘土中，他察觉了两个石灰岩层，根本没有化石记录。另外，在粘土层之下更古老的地质层中，有孔虫化石广泛存在着，并且其个头比粘土层之上察觉的一文读懂演员阵容资讯化石样本更大。不管他在古比奥古镇任何地方开展勘察，都察觉一层薄粘土层上面和下面的有孔虫化石存在着大小差异。
沃尔特对比白垩纪末期（图中底部）和第三纪（图中顶部）时期的有孔虫化石样本，在全球范围内的第三纪（图中顶部）时期的高效、戏剧性的转变感到困惑。这些标本来自各异的地点（不是古比奥岩层）。
沃尔特对此感到迷惑不解，究竟发生了什么才导致有孔虫呈现体形差异转变？这个过程发生得有多快？不存在有孔虫的薄粘土层代表了多长的历史时期？
这些微型生物看似相当普通，1300英尺厚的岩层中1厘米厚的粘土层似乎也是微不足道的，但是这项察觉让沃尔特获得一个重大察觉，有关地球生命历史的一个重大时期。
K-T边界
从化石分布和其它地质资料来看，古比奥岩层跨越了白垩纪和第三纪时期。这些地质时期的命名源自早期地质学家有关地球历史上首要间隔时期的观点，以及标记特定时间的一些特征。在一个时期确认体系中，生命进展历史被确认为三个时代——古生代（“远古生命”，第一代动物）；中生代（“中期生命”，恐龙日常的时期）和新生代（“近代生命”，哺乳动物日常的时期）。白垩纪是以白垩色岩层特征而命名，形成于中生代后三分之一时期。第三纪（曾被重新命名，并细分为早第三纪和新第三纪），着手于6500万年前的白垩纪末期，落幕于260万年前的第四纪初期。
沃尔特和他的同仁比尔·劳里（Bill Lowrie）用了几年时间探究古比奥岩层结构，他们从第三纪岩层取样，然后向下提取岩石样片，直至白垩纪岩层。他们最初感兴趣的是试图将地球磁场逆转与化石记录联系起来，以此来破解地球历史的时间尺度。他们学会了经由某些沉积层中的有孔虫特征确认，从而确定他们在岩层中的位置，并学会了确认白垩纪和第三纪岩层边界。这个岩层边界总是位于有孔虫体形显著减小的位置，下面的岩层归于白垩纪时期，上面的岩层归于第三纪时期，位于两个岩支之间的薄粘土层归于K-T边界（白垩纪-第三纪边界）。
距离古比奥古镇1000公里处，是西班牙东南海岸卡拉瓦卡（Caravaca），荷兰地质学家简·斯米特（Jan Smit）注意到K-T边界附近岩层中有孔虫的转变模式相当相似，他得知K-T边界标志着最著名的所有恐龙物种灭绝。当时，一位同仁向沃尔特强调这个事实，他对那些小型有孔虫化石和K-T边界更感兴趣。
据悉，沃尔特对学术性地质学较为陌生，在他获得博士学位之后，他曾在利比亚一家跨国石油企业的详细票房排行榜单勘探部门岗位，一直岗位到卡扎菲将所有美国人驱逐出境。他在磁极反转方面的岗位进展得相当顺利，但他意识到古比奥岩层中有孔虫的忽然转变和K-T边界呈现的恐龙物种大灭绝事情是一个更大的未解谜团，他下定决心要揭开其中的秘密。
沃尔特期盼揭晓其中的第一个难题，很自然，就是那层薄粘土层需要多长时间才能形成？要回答这个难题，他也需要一些合作。子女们从双亲那里进修科学项目是很普通的事情，但沃尔特的状况特别一些，他是在30多岁时，向自己父亲请教进修了很多知识。
从原子弹到宇宙射线
沃尔特的父亲是路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis Alvarez），路易斯对地质学或者古生物学知晓甚少，但是他对物理学却相当熟悉，他是美国核物理诞生和进展的核心人物。1936年，他在芝加哥大学获得物理学博士学位，并在加州大学伯克利分校岗位，师从恩尼斯特·劳伦斯（Ernest Lawrence），劳伦斯因发明粒子回旋加速器在1939年获得诺贝尔物理学奖。
路易斯在物理学领域的早期岗位因第二次全球大战爆发而中断，在战争着手的最初几年里，他致力于雷达和操控系统开发探究，这些操控系统可以合作飞机在能见度较低的状况下可靠着陆。他所以获得了科利尔奖（Collier Trophy），这是航空领域最高荣誉奖，他开发设计了用于恶劣天气着陆地面的控制进场操控系统（GCA）。
在战争中期，他被招募加入曼哈顿打算（Manhattan Project），这是美国全国开发核武器的最高机密项目，路易斯和他的学子劳伦斯·约翰斯顿（Lawrence Johnston）设计了炸弹引爆装置。曼哈顿打算负责人罗伯特·奥本海默（Robert Oppenheimer）接着让路易斯负责测量爆炸释放的能量，路易斯是少数几个亲眼目睹最初两次原子弹爆炸的人员之一。他以科学目击者的身份飞达新墨西哥州沙漠开展第一次原子弹使用，接着不久又飞往日本广岛。
二战之后，路易斯重返物理学探究，他发明了运用大型液氢气泡室跟踪确认粒子行为，1968年，他因在粒子物理学方面获得的成就获得了诺贝尔物理学奖。
这似乎是辉煌职业生涯的一个顶点，但是几年之后，他的儿子沃尔特来到了父亲多年岗位的加州大学伯克利分校，加入了该校地质学系。使得这对父子俩有机遇常常谈论科学，有一天，沃尔特给父亲一小块抛光后的古比奥K-T边界岩石样本，并阐释了其中的秘密。那时路易斯已然60多岁了，详细网大电影消息他被深深地吸引，并着手思考如何合作沃尔特解决这个难题。他们着手一起研讨如何测量K-T边界的转变速率，他们需要某种原子计时器。
路易斯是放射性和衰变方面的专家，他先是提议测量K-T边界粘土层中铍-10（10Be）的丰度。宇宙射线对氧气的作用使大气层不断形成这种同位素，粘土层存在时间越长，铍-10存在的数量就越多。路易斯让沃尔特与得知如何测量铍-10丰度的物理学家获得联系，但就在沃尔特着手岗位的时候，他察觉公开的铍-10的半衰期是失误的，实际的半衰期更短，而历程6500万年，铍-10残留物将数量不足，无法开展测量。幸运的是，路易斯有另一个想法。
空间尘埃
路易斯记得陨石中铂系元素含量是地壳中铂元素含量的10000倍，他觉得，从外太空降落的尘埃平均而言应该是恒速下降。所以，经由测量岩石样本中太空尘埃（铂元素）数量，就可以计算出它们形成了多长时间。
这些元素并不丰富，但是可以测量。沃尔特觉得，假如粘土层沉积了几千年时间，它将包含可测试到的铂元素物质，但假如沉积得更快，它就不会有这些元素。
路易斯觉得，铱（而不是铂）是最好的测量元素，由于它更轻松被测试。另外，他认识了可以做这样测量评测的物理学家——伯克利分校辐射评测室两位核化学家弗兰克·阿萨罗（Frank Asaro）和海伦·米歇尔（Helen Michel）。
沃尔特对阿萨罗提供了一组来自古比奥岩层K-T边界的岩石样本，几个月之后，他未获得任何反馈信息。阿萨罗技术确认较慢，在此期间他的岗位设备呈现故障，并且他还需要开展其他科研项目。
9个月之后，沃尔特接到了父亲的电话，阿萨罗想向他们展示探究结局。之前他们父子预期岩石样本中铱含量为百亿分之一，但实际上阿萨罗察觉岩石样本中铱含量为十亿分之三，这比预期含量高30倍，并且比岩层中其它若干的含量更高。
为什么这么薄的岩层中会有如此高含量的铱元素？
在他们被推测资料搞得头昏脑胀之前，最重大的是得知是否高含量铱元素在古比奥岩层中是一种异常现象，还是一种普遍现象。沃尔特打算到另一处裸露的K-T边界岩层采样，最后他来到了丹麦首都哥本哈根市南部Stevns Klint区域，他认真探究了这里的粘土层，马上意识到粘土沉积时，“丹麦海底发生了一些不愉快的事情”，丹麦海边悬崖表面差不多全是粉笔颜色的岩层，充满着各类类型的生物化石。但是薄薄的K-T边界粘土层却是黑色的，充满了硫磺气味，里面只有鱼骨化石。沃尔特推断称，这种“充满鱼类尸体的粘土层”沉积时，当时的海洋是一片“缺氧墓地”。接着他采集了一些岩石样本，并把它们交给了阿萨罗开展确认。
测量结局显示，在丹麦“鱼骨粘土层”中铱含量是背景岩层铱含量的160倍。沃尔特提议同仁斯米特也在自己采集的粘土样本中寻找铱元素，结局显示，西班牙粘土样本中也呈现高含量铱元素，另外，来自新西兰K-T边界的岩石样本也是相似的结局，从而证实这一现象具有全球普遍性。
在K-T边界发生了一件相当不寻常、相当糟糕的事情，该时期岩石样本中存在有孔虫、粘土、铱元素和恐龙，但这是为什么呢？
它来自于外太空？
沃尔特马上得出结论，铱元素一定来自外太空。他们想到了超新星，超新星是一种恒星爆炸残骸，它能够将自己内部元素像雨点一样抛射至地球。这个观点曾在古生物学和天体物理学领域中多次研究过。
路易斯得知重元素通常形成于恒星爆炸，所以假如这个想法是正确的，那么在K-T边界粘土层中除了铱元素之外，还会有其它数量异常的元素。测量的核心同位素是钚-244，它的半衰期为7500万年，它依然存在于粘土层，但在普通地球岩石中已着手衰变。严格的评测证实K-T边界粘土层钚元素含量并未升高，起初这一结局令大家很失望，但他们仍在持续展开探究确认。
路易斯一直在思考或许导致全球范围内生物死亡的状况，他觉得，也许太阳系穿过一个气体云，太阳变得了一颗新星，或者地球上的铱元素来自于木星。事实上，这些想法都站不住脚，缺乏可靠的证据，加州大学伯克利分校天文学同仁克里斯·麦克基（Chris McKee）强调，很或许是一颗小行星撞击了地球。路易斯一着手以为小行星碰撞地球只会导致海啸事情，但他却看不出来巨大的海啸如何能杀死栖息在现今美国蒙大纳州或者蒙古境内的恐龙物种。
之后他着手思考1883年喀拉喀托火山（印度尼西亚的一座火山）爆发状况，他记忆其他记录资料显示，众多的喷涌尘埃冲向大气层，细小的尘埃颗粒则在地球生态中循环，并在地球高空位置停留两年或者更长时间。路易斯还从核弹使用中掌握到，放射性物质能够在两个半球之间高效中和，或者一次小行星撞击地球事情形成的众多尘埃会在几年时间内将白天变成黑夜，冷却地球并停止光兴办用？
假如是这样的话，那么这颗碰撞小行星有多大？
从粘土层中铱含量、球粒状陨石中铱浓度以及地球表面积开展综合确认，路易斯计算这颗碰撞小行星的品质大约是3000亿吨。之后使用各类各异的方法开展推测，证实这颗小行星的直径大约是10±4公里。
相针对地球1.3万公里的直径，这颗小行星的直径并不大。但是需要考虑它碰撞地球形成的能量。这样一颗小行星将以每秒25公里的速度进入地球大气层，它将在大气层凿开了一个洞，直径10公里，碰撞在地球表面形成相当于1.08亿吨TNT炸药的能量。据悉，迄今最大的原子弹爆炸释放的能量大约是100万吨TNT炸药，这颗小行星碰撞地球形成的能量相当于最大原子弹的100倍。另外，碰撞坑将达到200公里直径，深度达到40公里，众多的物质会从碰撞坑中喷射出来。这支探究小组能够想象到有孔虫和恐龙被杀死的场景。
“地球炼狱”
这颗小行星用大约1秒钟的时间穿过地球大气层，并将它前方的空气加热到太阳温度的数倍。撞击之后小行星彻底粉碎，一个巨大的火球从碰撞地点向太空方向喷射而出，岩石颗粒乃至溅射至抵达月球一半的距离。巨大的冲击波穿过基岩层，之后再反射至地球表面，将融化的基层喷射至大气层边缘以及更远的位置。第二颗火球从受到冲击的石灰基岩压力下喷发出来，在几百公里或者更大的半径范围内，生命形式完全被抹杀。在更遥远的地方，射入太空的物质以极高的速度回落至地球，它们就像几万亿颗流星，在重返大气层时被加热，加热空气并引发大火，海啸、山体滑坡和地震进一步毁坏碰撞地点邻近的地貌结构。
在全球其它地方，死亡会来得慢一些。小行星碰撞残骸和烟尘挡住了太阳光线，黑暗或许会持续几个月时间。这将导致生物开展光兴办用，最基础的食物链呈现断裂。科学家对植物化石和花粉颗粒的确认表明，某些区域有一半或者更多的植物物种消失了。另外，食物链更高一级的动物也呈现陆续死亡，K-T边界不只标志着恐龙时代的终结，也代表着箭石类生物、菊石类生物以及爬行类动物灭绝。古生物学家评估称，地球上一半以上的物种都在这次小行星碰撞灾难中灭绝，在陆地上，体重不超过25公斤的动物才能勉强幸存下来。这一历史事情代表着中生代的落幕。
撞击坑在哪里？
路易斯、沃尔特、弗兰克·阿萨罗和海伦·米歇尔聚集在一起，共同探究确认这个完整的历程——古比奥有孔虫、铱元素异常、小行星碰撞理论，远古生的灭绝场景，这些资料资料发表在1980年6月出版的《自然》杂志，他们在文章中强调，基于西班牙岩层的探究确认，使得他们获得了令人的结论。
但是，他们忧虑科学界还未做好筹备接纳小行星碰撞假说，他们有充分的理由担忧。在过去的150年里，从现代地质学着手，重点是一直处于渐变的一种力量。当下现代地质学正“排挤”《圣经》中的灾难历程，《圣经》中述说的一些地球灾难性事情不只令人不安，并且被觉得是不科学的。据悉，在小行星撞击地球理论发表之前，科学家觉得恐龙灭绝消失通常是由于气候或者食物链逐步发生转变，导致恐龙物种难以适应，最后走向灭绝之路。
一些地质学家对这一灾难事情持藐视态度，乃至一些古生物学家根本不相信小行星撞击理论。有人强调，在当时的恐龙化石记录中，最高的恐龙骨骼化石在3米之内，位于K-T边界。一些人觉得，小行星撞击地球时恐龙或许已然灭绝消失，其他3位古生物学家则反驳称，恐龙骨骼化石如此稀少，人们不应该指望在K-T边界就能找到它们。相反，他们觉得有孔虫和其它生物的丰富化石记录更能说明难题，有孔虫和鹦鹉螺化石的确一直存在于K-T边界。
自然，当下还有一个更大的难题需要阐释：那个巨大的撞击坑在地球哪里？针对怀疑论者和扶持者而言，小行星撞击假说有一个显著的弱点，所以假如撞击坑存在的话，他们就会持续寻找撞击区。
地球上仅有3个直径超过100公里的陨坑，但是它们形成时期均与恐龙灭绝时期不符。假如这颗小行星碰撞在海洋（毕竟海洋覆盖了地球表面三分之二以上面积），那么搜寻人员或许就没有那么幸运了。深海区域假如未被很好地绘制出来，在构造板块不断运动的过程中，前第三纪海底很大一若干已然被吞噬进了深层地球。
在小行星撞击理论提出之后的10年里，科学家对许多线索和轨迹开展了探究确认，但多数以失利告终。随着失利评测的逐步增多，沃尔特着手相信小行星撞击实际上是在海洋上发生的。
科学家在德克萨斯州的河床中察觉一条重大线索，布拉索斯河流入墨西哥湾，河床沙正处于K-T边界。当地质学家认真检查河床沉积物模式之后，察觉河床特征只能用超过100米的巨大海啸开展阐释。另外，与海啸残骸混杂在一起的还有玻陨石（tektites）——一些小块晶体岩石，它们是以熔融的岩石颗粒形式从撞击坑中喷射出来，然后像雨点普通回落地球时冷却下来。
许多科学家仍在寻找具体的小行星撞击位置，亚利桑那大学探究生艾伦·希尔德布兰德（Alan Hildebrand）是最执着的探究员之一。他推断称，布拉索斯河的海啸河就要是小行星撞击坑所在位置的核心线索——它位于墨西哥湾或者加勒比海。他查看了可用地图，观察是否周围还有潜在的陨石撞击坑。他在哥伦比亚北部的海底地图上察觉一些圆形结构，他还知晓到一些圆形结构存在着“重力异常”，在墨西哥尤卡坦半岛海岸海底圆形结构较为集中。
艾伦还在持续寻找其他任何潜在的重大线索，他察觉一份探究报表中记录了海地晚白垩纪岩层中存在玻陨石，接着他马上拜访了亮相该报表的评测室，并确认出这些物质就是撞击形成的玻陨石。之后他来到了海地，察觉那里沉积物中含有众多的玻陨石，以及令人震惊的石英颗粒——这是小行星撞击的另一个显著特征。他和他的探究生导师威廉·博因顿（William Boynton）推测称，这个小行星撞击坑距离海地不足1000公里。
当艾伦和威廉在一次资讯亮相会上公开他们的察觉时，《休斯顿纪事报》采编卡洛斯·拜亚尔斯（Carlos Byars）联系了他们，卡洛斯强调，为墨西哥石油企业（PEMEX）岗位的地质学家或许多年之前就已察觉这个撞击坑，地质学家格伦·彭菲尔德（Glen Penfield）和安东尼奥·卡马尔戈（Antonio Camargo）曾探究了尤卡坦半岛海底的圆形重力异常现象。但是墨西哥石油企业不允许他们亮相企业资料，他们在1981年一次会议上（就在沃尔特提出小行星撞击理论的一年之后），提出绘制的远古海底特征很或许是一个陨石坑，格伦乃至写信给沃尔特，并详尽说明了自己的观点。
1991年，这几位探究人员官方提出，尤卡坦半岛希克苏鲁伯村地下0.8公里深处存在一个直径180公里的陨石坑（差不多与沃尔特探究团队预测的直径大小完全一致）是人们持久以来寻找的K-T边界小行星撞击陨石坑。
以便确定希克苏鲁伯陨坑是否具有“确凿证据”，仍有一些核心性评测需要做。另一重大难题是岩石的年龄，这并不是一项轻松确定的任务，由于陨石坑被掩埋在地下，最好的方法是评测几十年前墨西哥石油企业在该区域钻探井的岩心样本。最初大家忧虑所有的岩心样本都在仓库火灾中被毁坏，但最后他们还是找到了，被撞击融化的岩石样本可以被许多评测室确定精确形成年代。结局令人相当震惊，一个评测室获得的资料是6498+5万年，另一个评测室获得的资料是6520+4万年，该资料精确无误，证实撞击融化的岩石和K-T边界一样古老。
海地察觉的玻陨石也可以追溯至这个年代，由于从小行星撞击中喷射出来的物质沉积也是这样的。详尽的化学确认表明，希克苏鲁伯熔融岩中含有众多铱，它和海地的铁钛矿是一样来源。另外，海地玻陨石含水量相当低，内部气压接近零，说明该晶体在大气层外的弹道飞行中已凝固。
在十多年的时间里，这个最初看似激进、在某些人看来古怪的想法，得到了各类间接证据的扶持，并最后获得了直接证据的证实。地质学家接着确定了覆盖尤卡坦半岛大若干区域的喷射物质，它们分别沉积在全球100多个K-T边界区域。当下，我们得知地球生命进化历程并非像之前科学家所预想的那样稳步进展。
察觉这个巨大的陨石坑，尽管是小行星撞击理论的一大提升，但对沃尔特而言是苦乐参半。他的父亲路易斯·沃尔特于1988年去世，就在察觉希克苏鲁伯陨坑之前。
一次重创还是两次重创？
小行星撞击地球的察觉促使科学家对其它物种的灭绝是否也是该因素导致形成了置疑，并开展了广泛性探究。在地球过去的5亿年里，其他四次物种大灭绝事情似乎都不是由于小行星撞击引发的。但是同一时期会有众多的小行星或者彗星碰撞地球，尽管它们没有6500万年前形成希克苏鲁伯陨坑的小行星那样大，由于大多数小行星撞击事情不会导致地球物种灭绝，并且地球大多数物种灭绝事情也不是由于小行星撞击引发的。所以人们会问：为什么K-T小行星如此具有毁灭性？
一些科学家提出，小行星撞击地点相当重大。被汽化的目标岩石包含众多石膏，它释放出众多硫磺气溶胶，这些气溶胶或许加剧了太阳光线的阻挡，另外也会形成众多酸雨，从而改变水域大小和土壤成分。另外，小行星撞击还释放众多的氯，足以破坏现今的臭氧层。
但是其他证据表明，在K-T撞击之前，持续一段时间的大规模火山喷发或许已然使地球生态操控系统变得相当脆弱。现今印度西部的“德干地盾（Deccan Traps）”能够证明在K-T小行星碰撞之前的几十万年里，众多的二氧化碳和二氧化硫已进入地球大气层。事实上，多年以来，一些科学家一直在争论德干地盾的超级火山喷发还是K-T小行星撞击效应，是导致恐龙物种大灭绝的首要缘由。
由于这两个事情发生的时间重叠巧合，科学家普遍觉得K-T小行星碰撞是导致恐龙灭绝的主因，但是新近地质学证据或许中和了两种观点。当下看来，最大的德干超级火山喷发发生在小行星撞击的时间附近，这使得一些科学家觉得，小行星撞击地球地幔所形成的地震效应或许足以引发改变气候的火山喷发事情，在这种状况下，小行星碰撞是“第一击”，而接着的超级火山喷发则是导致恐龙灭绝的“致命一击”。