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大约6600万年前（白垩纪末期），一颗直径12千米的巨大的小行星，撞击了现在的墨西哥尤卡坦半岛，形成了希克苏鲁伯陨石坑。那次撞击引发了一系列效应，全球陷入漫长的冬天，生态系统瓦解，并最终导致地球上约75%的动植物物种的灭绝，其中就包括恐龙。这次集群灭绝被称为白垩纪-古近纪（K-Pg）灭绝事件，是目前公认的地球上第五次大灭绝。 这是一则我们耳熟能详的故事。许多学者都认为，希克苏鲁伯小行星的撞击是此次灭绝的关键诱因。然而，关于小行星在撞击地面后发生的事情，仍然存在疑问。科学家还没有完全搞清楚对于注入大气中的各种碎屑对气候的影响。 在一项新发表于《自然·地球科学》杂志上的研究中，一个国际地球科学家团队认为，导致全球陷入致命的冬季、大量动植物物种灭绝的罪魁祸首，可能是尘埃。 三种主要的细颗粒喷发物 早期研究表明，由于陨石坑喷出的物质进入更高的大气中，导致撞击后第一年的全球年平均地表温度急剧下降至少10°C。 近年来，一些关于希克苏鲁伯古气候的模拟研究，则更详细地研究了由于撞击而注入大气的细颗粒（通常直径小于10微米）对气候的短期影响。 希克苏鲁伯陨石坑的细颗粒喷发物主要有三种构成： 1. 由水和含硫气体形成的含硫颗粒； 2. 由富含有机物的岩石燃烧和全球野火释放产生的碳烟颗粒； 3. 由尤卡坦半岛的晶质基底粉碎形成的硅酸盐尘埃颗粒。 一直以来，科学家对于撞击所产生的这几种细颗粒的排放质量和性质都不甚了解，因此关于它们在大气中的寿命及其短期气候效应，也存在许多不确定性。量化这些细颗粒在气候危机中的作用，对于更好地了解撞击后出现的全球冬季的严重性和持续时间，以及确定大规模灭绝事件的致命机制至关重要。 早在1980年，Luis Alvarez（1968年诺贝尔物理学奖得主）和他的儿子Walter Alvarez（地质学家）就首次提出，恐龙之所以灭绝，与小行星在撞击地球后，地球因为尘埃的笼罩而陷入漫长的冬季中有关。 然而，在21世纪初，这种假设遭到了质疑。因为当时有研究认为，撞击所产生的碎屑岩颗粒的比例和质量都太小，无法让地球陷入冬季。并有研究指出，撞击后释放到大气中的硫，是导致全球陷入冬季的一个更重要的驱动因素，因为这些含硫气体能够以硫酸盐颗粒的形式，在平流层中存在数十年。 另外，自20世纪80年代中期以来，也有学者认为撞击后的冬季是由碳烟颗粒引起的。碳烟颗粒是有效的光吸收体，可以遮挡太阳辐照，延长撞击后的冷却。 然而长期以来，科学家对于硅酸盐尘埃颗粒是否也会造成影响，则知之甚少。这主要是因为很少有研究测量这些颗粒的大小和分布。 新的样本分析与模拟 为了进一步调查，在新研究中，研究团队分析了一个保存完好的岩石样本，该样本形成于希克苏鲁伯小行星撞击地球时。 他们测量了样本中的硫、碳烟和硅酸盐矿物的含量，发现样本中含有比预期更多的小而细的硅酸盐尘埃颗粒——直径从0.8微米到8.0微米不等，平均大小为2.88微米。 研究人员预计，在小行星撞击后注入大气层的所有物质中，有75%是硅酸盐尘埃、24%是硫、1%是碳烟。他们利用这些信息进行了古气候模拟，评估了撞击产生的硅酸盐尘埃、硫以及野火产生的碳烟对撞击后气候的相对影响和综合影响。 模拟结果表明，含硫颗粒和硅酸盐尘埃都对地表温度降低具有显著影响，导致撞击后的冬季延长至20年左右，其中前5到8年最为严重。硅酸盐尘埃颗粒在撞击后在大气中停留了长达15年的时间，在此期间，全球平均地表温度下降了约15℃。 在阻挡植物和浮游植物用于光合作用的光方面，硅酸盐尘埃颗粒起到了比含硫颗粒更大的作用。他们的模拟结果表明，硅酸盐尘埃导致在撞击之后植物光合作用停止了近两年时间，造成许多食草性动物缺乏食物，引发了一系列陆地和海洋生物的灾难性灭绝事件。 了解过去的意义 这项研究是科学家首次通过古气候模拟表明，光合作用活动曾在小行星撞击地球后受到了长达两年的抑制，并且尘埃引发了长达15到20年的全球冬季。研究人员表示，他们还需要更深入地了解是什么导致了全球变冷或光合作用的丧失，以便更好地理解在希克苏鲁小行星撞击地面后的确切致命机制。他们强调，发现在过去的大灭绝事件期间发生了什么，不仅对了解我们的过去很重要，对我们预见未来的灭绝事件也很重要。 #创作团队： 撰文：小雨 排版：雯雯 #参考来源： https:///10.1038/s41561-023-01290-4 https://www./articles/d41586-023-03406-7 https:///news/2023-10-asteroid-year-winter-dinosaurs.html #图片来源： 封面图 & 首图：urikyo33 / Pixabay |
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