基本介紹
- 中文名：希克蘇魯伯隕石坑
- 外文名：無
- 位置：墨西哥尤卡坦半島
- 地質證據：衝擊石英、重力異常、玻璃隕石等
- 年代：約為6,500萬年前
- 平均直徑：約有180公里
基本信息,發現,撞擊事件,多重撞擊理論,
基本信息
在70年代晚期，地質學家Glen Penfield在尤卡坦半島從事石油探勘工作時，發現個這個隕石坑地形。目前已在該地區發現衝擊石英、重力異常、玻璃隕石等地質證據，可證明希克蘇魯伯隕石坑是由撞擊事件造成。從岩石的同位素研究得知，希克蘇魯伯隕石坑的年代約為6,500萬年前，時當白堊紀與古近紀交接時期。由於該隕石坑的規模與年代，希克蘇魯伯隕石坑常被認為是造成白堊紀-第三紀滅絕事件的成因，並造成恐龍等生物的滅絕；但也有科學家提出當時另有其他的滅絕因素[2]。近年來，另有多重撞擊理論，認為當時有許多顆隕石在短時間內撞擊地球，而希克蘇魯伯隕石坑僅是其中一顆。另有天文研究指出，這些隕石是在1億6,000萬年前分裂而成[3]。2010年3月5日，一個國際研究小組在《科學》雜誌上發表研究報告，確認在6500萬年前，一顆小行星撞擊今天墨西哥境內的希克蘇魯伯地區是造成白堊紀-第三紀恐龍大滅絕的原因。
發現
早在1951年，墨西哥石油公司（Petróleos Mexicanos, PEMEX）就已在尤卡坦半島開鑿數個鑽井，曾經在約1.3公里深處，挖到相當厚的安山岩層。安山岩是由地球的內部地熱形成，或是由撞擊事件產生。在探勘時，這些安山岩只被認為是熔岩穹丘，但該地區很少火山地形[1]。
在1978年，地質學家格倫·彭菲爾德（Glen Penfield）在墨西哥灣利用飛機進行地磁學調查，替墨西哥石油公司從事石油探勘工作[1][5]。格倫·彭菲爾德發現在尤卡坦半島外海的海床之下，有個直徑達70公里的對稱環狀地形[1]。隨後他調閱於1960年代製作的尤卡坦半島重力異常圖，發現尤卡坦半島也有一個弧狀地形，兩者組成一個完整的圓形結構，直徑達180公里寬，中心接近希克蘇魯伯。但由於與墨西哥石油公司的契約，格倫·彭菲爾德並沒有公布他的發現[5]。
雖然墨西哥石油公司無法讓彭菲爾德公開明確的資訊，彭菲爾德以及他的上司Antonio Camargo還是於1981年的地質學年會發表了他們的研究成果[6]。由於大多數的與會者都另外參加了一場關於地球撞擊事件的專題討論會，使得當年的地質年會出席率不高，他們的成果也沒有受到重大的矚目[1]。格倫·彭菲爾德企圖獲得50年代的地質標本，但這些地質標本已經遺失。格倫·彭菲爾德企圖回到探勘地點，但無所獲，於是他放棄研究，繼續替墨西哥石油公司探勘石油。
在1980年，路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）、與兒子沃爾特·阿爾瓦雷茨（Walter Alvarez）、弗蘭克·阿薩羅（Frank Asaro）、海倫·米歇爾（Helen Michel）等人提出白堊紀與第三紀的交接時期，曾有顆小行星撞擊地球表面，造成白堊紀末期的大規模滅絕事件。在1981年，亞利桑那大學的研究生艾倫·希爾德布蘭（Alan R. Hildebrand）與指導教師威廉·波昂頓（William V. Boynton）也提出小行星撞擊地球理論，並認為撞擊地點可能位在加勒比海地區[7]。希爾德布蘭到海地進行K-T界線研究，在棕綠色黏土沉積物中找到了高含量的銥、衝擊石英，以及類似玻璃隕石的風化物質。[1] 該地還發現由雜亂岩石構成的厚沉積層，可能是由撞擊事件引起的大型海嘯帶來的岩塊。[1] 在加勒比海地區的K-T界線，還可發現許多類似的地層[1]。海地教授Florentine Morás認為這是海地的史前火山證據，但希爾德布蘭認為這是附近曾發生撞擊事件的證據[1]。在K-T界線發現許多玻璃隕石，只有撞擊事件或核爆產生的高溫會形成這種岩石[1]。
在1990年，休士頓紀事報的記者Carlos Byars告知希爾德布蘭，格倫·彭菲爾德可能在10幾年前在尤卡坦半島發現撞擊隕石坑[8]。希爾德布蘭與格倫·彭菲爾德取得聯繫，另外研究了墨西哥石油公司於1951年時在另外兩處鑽井取得的樣本，儲放在紐奧良[1]。這些地質樣本都顯示著變質岩的特徵。
在1996年，一組加州地區的研究團隊，包含凱文·波普（Kevin O. Pope）、艾德里安娜·奧坎波（Adriana Ocampo）、以及Charles Duller，使用衛星影像展開研究。他們發現環狀地形上分布著陷洞構造，這些下陷的洞或天然井被認為是撞擊坑邊緣的滑動與崩塌所造成的[9]。還有一些研究宣稱該撞擊構造另有一個大坑，直徑300公里；多數人研究的坑體只是小的內坑[10]。
撞擊事件
造成隕石坑的撞擊物體，直徑推測至少有10公里寬，撞擊後完全蒸發，釋出高達4.0×1023焦耳的能量，相當於100兆噸黃色炸藥（1014TNT當量）[11][12]。人類歷史中最強的人造爆裂物是沙皇氫彈，爆炸威力只有5,000萬噸黃色炸藥[13]；而希克蘇魯伯撞擊事件的能量是沙皇氫彈的200萬倍[13]。科學家估計科羅拉多州的La Garita Caldera火山口是地質歷史中規模最大的火山爆發，威力為1.0×1022焦耳，也遠小於希克蘇魯伯撞擊事件[14]。
[編輯] 效應希克蘇魯伯撞擊事件會引發大規模海嘯，並使大量高熱灰塵進入大氣層，而撞擊地點會在數秒內被撞擊後再度落下的噴出物覆蓋[1]。撞擊體的碎片與再度落下的噴出物，會造成全球性的火風暴。而極大的撞擊波可能引發各地的地震與火山爆發[15]。撞擊事件會造成大量的灰塵進入大氣層，長時期遮辟陽光，妨礙植物進行光合作用，而在食物鏈上層的草食性動物、肉食性動物也跟著滅亡，造成生態系統的瓦解。撞擊事件也可能造成大量的二氧化碳進入大氣層中，形成明顯的溫室效應[7][16][17]。
該撞擊很可能引起了地球自轉和公轉特徵的改變，例如日地距離的變化，導致太陽光照下降，也引起了印度的火山長時間的活躍的噴發。總之多種因素，導致氣候變得更加寒冷乾燥溫差增大等，植物光合作用下降，不利於橛子植物和大型爬行動物的生存。 在2008年2月，德州大學的Sean Gulick等人利用地震學資料，提出該隕石撞擊到的水域，比往常所認定的更深。他們提出這將造成更多的硫酸氣溶膠，嚴重影響氣候，造成更多酸雨[18]。
[編輯] 地質學與形態學在1991年，希爾德布蘭與Penfield等人研究希克蘇魯伯隕石坑的地質特徵與構成[7]。希克蘇魯伯隕石坑覆蓋在地底下方1,000米處，上方覆蓋者泥灰與石灰岩，這些地層最早自古新世形成[7]。希克蘇魯伯隕石坑的下方則是厚達500米的安山岩與角礫岩，在撞擊地點經常發現這些火成岩；還發現常在撞擊地點發現的大量長石與輝石[19]，以及衝擊石英[7]。K-T界線位在地底下600米到1,100米之間；而隕石坑外5公里處的K-T界線，位在地底下約500米處[7]。隕石坑周圍的天然井，顯示該隕石坑撞擊後形成海盆，存在於第三紀時期[7]。這個地下水層會溶解石灰岩層，形成洞穴與天然井[20]。研究人也在海地發現似玻璃隕石證據。
[編輯] 起源在2007年9月，《自然》的一篇研究提出希克蘇魯伯隕石坑的起源[16]。美國科羅拉多州美國西南研究院的研究人員威廉·波特克（William Bottke）與捷克籍科學家David Vokrouhlický、David Nesvorný，利用電腦計算出希克蘇魯伯撞擊事件的可能肇事者。根據他們的模擬計算結果，該隕石坑有90%的可能性是由一個名為巴普提斯蒂娜（298 Baptistina）的小行星所造成的，該小行星直徑接近160公里，目前運行於火星與木星之間；根據推論，在1億6,000萬年前，巴普提斯蒂娜小行星被一顆直徑約55公里的未命名小行星撞擊後粉碎，主要的碎片形成巴普提斯蒂娜族小行星帶，而某些碎片則闖入地球的公轉軌道，其中一顆直徑10公里的碎片，在6,500萬年前撞擊了墨西哥尤卡坦半島，形成希克蘇魯伯隕石坑。希克蘇魯伯隕石坑的地質證據顯示高含量的碳，顯示是由碳質球粒隕石撞擊而成，巴普提斯蒂娜族小行星帶就屬於碳質球粒隕石[3][21]。
[編輯] 滅絕事件加州大學柏克萊分校的物理學家路易斯·沃爾特·阿爾瓦雷茨、與地質學家沃爾特·阿爾瓦雷茨等人提出恐龍等動物與植物是因撞擊事件而滅亡。根據他們的推測，該次滅絕事件與希克蘇魯伯撞擊事件的發生時期相近，可能是因這個撞擊事件導致而成[1]。他們的理論目前被科學家廣泛地接受。但某些科學家提出異議，例如古動物學家羅伯特·巴克（Robert Bakker），提出這個規模的滅絕事件應該也會使青蛙滅亡，但它們存活下來了[22]。普林斯頓大學的Gerta Keller根據希克蘇魯伯的岩芯樣本，提出希克蘇魯伯撞擊事件發生於滅絕事件之前30萬年，因此不是滅絕事件的主因[23]。
除了隕石坑以外，撞擊事件的證據還有全球各地的K-T界線的薄黏土層。在70年代晚期，阿爾瓦雷茨等人提出該黏土層有高含量的銥[24]。銥含量高達6ppb，而地殼的銥含量僅0.4ppb[25] 而隕石的銥含量達470ppb。[26]。隕石撞擊造成的灰塵雲在全球沉降後，便形成銥含量極高的黏土地層[27]。
多重撞擊理論
近年來，在北緯20度至70度之間的地區內，發現了更多與希克蘇魯伯隕石坑同年代的撞擊坑。例如：英國北海外海的銀坑隕石坑[28]、烏克蘭的波泰士隕石坑[23]，這些隕石坑的規模較小，有可能是由數公噸重的物體撞擊所造成[29]。這些發現促成了此一假設：希克蘇魯伯隕石坑發生時期的白堊紀-第三紀滅絕事件，可能系由一連串隕石撞擊而造成[30]。同一時期的疑似撞擊事件還有在印度洋發現的濕婆隕石坑；但此坑狀構造的成因還有許多爭論[31]。
1994年，蘇梅克-列維9號彗星撞擊木星的事件，證明彗星會受行星的潮汐力影響，而在撞擊前會分裂成數塊，而這些碎塊會在短時間內連續撞擊行星。蘇梅克-列維9號彗星因為木星的重力扯碎，而太陽系過去極可能發生過類似的事件[32]。在6500萬年前，地球附近可能也曾發生同樣的事[30]。
但在2006年晚期，明尼蘇達大學的地質學家Ken MacLeod所完成的地質分析，卻支持單一撞擊理論。他研究了距離希克蘇魯伯隕石坑4,500公里的海底土壤與沉積物組成，而分析的結果顯示地層中僅有一層撞擊沉積物；在遠達4,500公里的距離仍未發現其他撞擊造成的沉積物，表示同時期應該只有發生過一次撞擊事件[33]。然而，提出多重撞擊理論的Gerta Keller認為這個研究結果過於主觀、誇大[34]。
