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在6600万年前的白垩纪-古近纪生物大灭绝事件中，包括非鸟恐龙类在内，地球上大约四分之三的物种灭绝了。自1980年代小行星撞击说提出以来，科学家陆续发现证据可以佐证这个灭绝原因，特别是墨西哥尤卡坦半岛上希克苏鲁伯陨石坑的发现，为进一步研究撞击事件和灭绝过程提供了参照。
6600万年前的小行星撞击墨西哥尤卡坦半岛，直径10至15公里的大火球以每秒近20公里的速度撞出一个180公里宽的大坑，释放出巨大的能量，给当时统治地球的恐龙以致命一击。视觉中国|图
关于大灭绝的基本过程，科学界一般认为是希克苏鲁伯撞击后产生的物质喷射至大气层，从而导致全球气候骤变，温度异常降低，致使大量生物无法生存。但究竟哪些物质参与推动了气候的骤变，具体的细节如何，这些问题仍然存在争议。
最近，比利时皇家天文台、布鲁塞尔自由大学等机构的研究人员通过分析沉积数据，模拟了古气候的变化，认为硅酸盐粉尘在触发这一危机中扮演着重要的角色。这些微粒尺寸在0.8至8微米，形成巨大的尘埃云团升入平流层，随后散布全球，遮天蔽日，长期阻碍光合有效辐射。叠加撞击后形成的含硫气体和大火烧出的烟尘等物质的降温效应，可能造成了这一生物大灭绝的灾难。
“我们的研究清楚地表明，硫和烟的影响此前可能被高估了，而微细粉尘的影响可能被低估了。”参与这项研究的布鲁塞尔自由大学教授菲利普·克莱斯（Philippe Claeys）告诉南方周末记者，“我们强烈主张后者是灭绝的主要原因。”
因为模拟数据表明，撞击发生后硅酸盐粉尘的喷射量最大，而且这些粉尘和烟尘可以在大气中悬浮存在15年，相较而言，含硫气体虽然起初也能遮挡阳光，使地球温度变冷，但其沉降速度快，在大气中只停留近8年。由此综合来看，希克苏鲁伯撞击后可能通过对大气长达15年的干扰而对当时的气候造成影响。
相关研究2023年11月发表在《自然地球科学》（Nature Geoscience）。这些影响可能包括全球平均地表温度下降多达25摄氏度，制造出无尽的“寒冬”，而温度要想恢复如初，可能需要近20年。更为致命的是，受大量粉尘的影响，光合作用的恢复也需要大约两年，在此期间，暗无天日的阴冷环境会造成食物匮乏，不能长期适应这种环境的物种就可能会灭绝。
最新研究中许多发现也得到了古生物学证据的印证，例如，研究表明光合作用最早是在南半球夏天恢复，这与南半球生物灭绝水平更低，生机更早恢复的证据是一致的。不过，未来仍需要在全球不同地方研究相关地层的记录才能更好地了解各地区灭绝和恢复的差异，从而更好地确认这次灭绝事件的影响。
目前研究中分析的沉积样本来自美国北达科他州塔尼斯的化石遗址，属于陆地上的白垩纪-古近纪界线沉积物，这个地方距离希克苏鲁伯陨石坑约三千公里。6600万年前，当小行星撞击尤卡坦半岛这个位置时，直径10至15公里的大火球以每秒近20公里的速度在地面撞出一个180公里宽的大坑，释放大量能量。与此同时，融化的球体和矿物碎屑像炮弹一样射出坑外，落在远处，随后与大气沉降的粉尘、烟等物质一起沉积在岩层中，成为这一事件的见证。
1980年，早已获得过诺贝尔物理学奖的加州大学伯克利分校荣休教授路易斯·阿尔瓦雷斯（Luis W. Alvarez）和儿子沃尔特·阿尔瓦雷斯（Walter Alvarez）等人发现，在意大利、丹麦和新西兰等地的一些深海石灰岩中，铱含量比白垩纪-古近纪生物大灭绝前的背景基准值要异常多出几十甚至上百倍，他们据此推测这些铱并非来自地壳，而是外星。
沃尔特·阿尔瓦雷斯当时是加州大学伯克利分校地质与地球物理系副教授，他们一起在《科学》杂志（Science）发表文章，提出了小行星撞击地球导致白垩纪-古近纪生物大灭绝的假说。按照当时的分析，一颗巨大的小行星在撞击地球后，会将60倍于自身质量的岩石以粉末的形式注入大气层，随后顺着平流层飘至全球，抑制光合作用，造成生物灭绝。
最新研究进一步佐证了围绕粉尘的解释，否定了早先关于硫的危害更关键的说法。参与最新研究的菲利普·克莱斯同时是地质学家、行星科学家和天体化学家，现为布鲁塞尔自由大学考古学、环境变化和地球化学研究中心教授，1990年代初在加州大学学习时就有与沃尔特·阿尔瓦雷斯合作开展该领域研究的经历。
值得注意的是，2022年9月，达特茅斯学院、普林斯顿大学等机构的研究人员通过分析大火成岩省和古生物数据，认为火山活动可能是地球历史上五次生物大灭绝的主要驱动因素。理由是从地质时间线上看，大火成岩省的出现与显生宙动物更替的时间间隔具有明显的相关性。
这一研究发表在《美国科学院院刊》（PNAS）。大火成岩省是一种大规模的火山爆发，通常包括超过10万立方公里的岩浆，所到之处可以形成数十万甚至上百万平方公里岩浆的海洋，释放大量二氧化碳、二氧化硫等物质。达特茅斯学院等机构的研究人员认为这两者的同时出现不像是偶然，可能是一种因果关系，但尚不足以确定与某次具体大灭绝之间的因果关系。
“每次灭绝都是一个复杂而不同的过程，不能归结为单一的原因，比如大型火山事件。因为相似或几乎相似的时间不足以证明火山作用导致了灭绝，这是一种过于简单化的方式。要找到罪魁祸首需要出色的侦探工作。”菲利普·克莱斯向南方周末记者解释，“6600万年前，尤卡坦半岛上一颗大陨石的撞击导致了恐龙和大部分陆地和海洋生物圈的灭绝，科学家对此有广泛的共识。我们只研究了6600万年前的白垩纪-古近纪界线，所有的要素都表明，尤卡坦的希克苏鲁伯撞击是灭绝的原因，但我们不能据此解释其他大灭绝的事件。这些大型生物圈的崩溃很可能比一些人想象的要复杂得多。”
南方周末记者 王江涛
责编 朱力远
来源：https://view.inews.qq.com/k/20231207A0002W00
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