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研究:小行星撞击致尘埃蔽日 地球4年后才现阳光

600万年前小行星在墨西哥尤加丹半岛发生的“希克苏鲁伯撞击”,消灭地球3/4物种并终结恐龙时代。研究显示撞击后灰尘让陆地植物620天无法光合作用,4年后才有阳光透入。

小行星撞击区周围野火四起、一阵天摇地动、空中出现震波、海面掀起滔天巨浪。然而对许多物种造成致命一击的是撞击后引发数年的气候灾难,当时天空因尘埃蔽日而沦为暗夜,气温也直线下降。

《纽约时报》与路透社报导,《自然地球科学》(Nature Geoscience)星期二(10月31日)刊出一份研究指出,星体撞击后微米(micrometer)大小的矽酸盐尘埃,在大气停留达15年之久,导致全球严寒;希克苏鲁伯撞击事件后两周内,地表的所有光合作用恐完全停止。

尘埃量超过珠穆朗玛峰

这份由9位学者挂名的研究,揭开从撞击点四散到大气中的碎石尘埃,在导致物种灭绝、阻碍植物光合作用上所扮的重要作用。据他们统计,小行星撞击地球扬起的尘埃量达2兆吨,超过珠穆朗玛峰(Mount Everest)重量的11倍。

美国北达科他州(North Dakota)的古生物遗址塔尼斯(Tanis),保存有小行星撞击地球的证据,包括大量星体撞击后的落尘,研究人员这次根据此地的沉积物作史前气候模拟。

比利时皇家天文台(Royal Observatory of Belgium)与布鲁塞尔自由大学(Vrije Universiteit Brussel)的行星科学家塞内尔(Cem Berk Senel),是这份最新研究的主要作者。他说,模拟结果显示,尘埃让阳光无法穿透大气层,阻碍植物行光合作用近两年,并滞留在大气中15年。

先前类似研究都着重于小行星撞击地球后,释放的硫磺及野火延烧产生的煤烟,但这次的研究指出,撞击后灰尘所扮角色比先前所知更重。

撞击后4年地球才再现阳光

撞击尘埃为0.8到8.0微米大小的矽酸盐粒子,是小行星在尤加丹半岛(Yucatan Peninsula)撞出宽180公里、深20公里希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub Crater)时,自粉碎花岗岩与片麻岩喷散的微粒,形成覆盖大气的尘埃云,让地表气温骤降约摄氏15度。

有别于硫磺与煤烟能较快随时间散去,这层厚度比一束头发还薄的尘埃云却牢牢附着于大气至少15年,影响气候至钜。

塞内尔指出,小行星撞击后全球的光合作用在两周内被打断,陆地植物620天无法行光合作用,4年后大气才逐步澄净,让植物接触到阳光。

20年摆脱“撞击冬季”

布鲁塞尔自由大学行星科学家、这份研究的共同执笔人克雷伊(Philippe Claeys)说:“地球进入灰暗的寒冷天气多年。”

地球陷入“撞击冬季”(impact winter)时期,全球气温骤降,食物链初级的植物和其他微生物,失去无机物食源而崩解,引发物种灭绝连锁反应。随植物枯死,草食性动物饿死,肉食性动物也因没猎物可觅食而死去。海洋里的藻类死亡也导致食物网破裂。

同为这份研究共同执笔人的比利时皇家天文台行星科学家卡拉德金(Ozgur Karatekin)说,小行星撞击地球后,硫磺滞留约8到9年,煤烟与矽酸盐星尘在大气中约15年。地球摆脱撞击冬季回复正常需更长时间,气温是在约20年后才恢复到撞击前状态。

杂食哺乳类侥幸生存成霸主

撞击的小行星宽约10到15公里,导致白垩纪以灾难方式结束。除恐龙后代鸟类外,当时绝大多数主宰陆、海的恐龙与海洋爬虫类,乃至许多其他物种均灭绝,最大受益者是哺乳类动物。哺乳类当时在生命舞台只是小配角,但之后主宰地球。

“无法在灰暗、寒冷且缺乏食物情况下生存近两年的生物群遭遇大规模灭绝。能透过种子、生物囊胞等形式,或躲在地洞休眠的动、植物种,可适应广泛生活型态且不仰赖特定食物来源者,通常较易幸存,一如小型哺乳类动物。”

如果没有这场灾难,恐龙可能直到今日仍主宰地球。

海洋植物存活之谜未解

撞击星尘蔽日使光合作用中断多年,致使物种大灭绝的理论,最早是1980年代科学家阿尔瓦雷兹父子(Luis and Walter Alvarez)所提出,但这类理论始终存有争议,因无论是当年阿尔瓦雷兹父子或这回的最新研究,都无法完全解释何以能有海洋植物幸存。

塞内尔博士和这份研究另一共同作者、地质学家卡斯克斯(Pim Kaskes)表示,电脑模拟显示北半球和南半球间的气候活动存在细微差异,需结合更多地点的撞击尘研究才能得出更全面的结论。

“这也是我们想厘清之处,也许有些地方受星体撞击的影响较小、各地受到的影响性有所差异,解释何以有些物种得以幸存。我想这次的研究只是一个开端。”

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