通过对陨石的物质分析,科学家确定6600万年的那颗杀死恐龙的小行星来自太阳系的外,在木星的轨道外。
一幅艺术家对地球小行星撞击事件的描绘。(Mark Garlick)
一颗 6600 万年前撞击地球、摧毁其上古老生命的太空岩石,新研究发现,其到达这里走了一条异常曲折的路径。
小行星撞击事件——这场巨大的撞击结束了非鸟类恐龙的统治,为哺乳动物生命的兴起铺平了道路——是由一颗来自太阳系外侧木星轨道以外的区域的小行星引发的,那里是寒冷、黑暗的外缘,远离太阳的光线和温暖。这确实是一颗小行星,国际研究团队的新发现排除了该物体可能是彗星的可能性。
这一发现为我们提供了对地球历史及其与太阳系其他部分互动的新理解。
自诞生以来,地球就不断地受到大型太空岩石的撞击。人们认为彗星撞击对地球水的形成起到了重要作用,我们可以通过各种程度的困难追踪到在与大型物体碰撞后,地球表面留下的一系列巨大的陨石坑。
地球也曾经历过几次大规模物种灭绝,但唯一被明确关联到撞击事件的是 6600 万年前的白垩纪-古近纪灭绝事件,这次事件导致地球上大约 76%的动物物种灭绝,包括那些没有后代鸟类的恐龙。
当时,一颗直径约 10 公里(6 英里)的陨石撞击了现在的尤卡坦半岛,留下了一个巨大的陨石坑,并引发了一场导致世界巨变的物种灭绝海啸。
这致命的岩石源自何处?我们无法确切地倒退时间,观察它在天空中的轨迹,并追踪回太阳系中的一个点。然而,我们可以做的是查看岩石中保存的沉积层,这些沉积层是在撞击发生时形成的,寻找可以与已知类型的太空岩石相匹配的矿物中的签名。
在白垩纪-古近纪层中,可以发现更多的如铱、钌、锇、铑、铂和钯等矿物质的比例。这些铂族元素在地球上相对稀有,尤其是在地表。但在陨石中很常见——这些是来自太空穿过地球天空并撞击地表的岩石碎片。
另一方面,当时地球并非只有希克苏鲁伯撞击事件。在白垩纪-第三纪边界附近大约一百万年的时间里,一个被称为德干高原的大型火山区域正在活动,将地球地下的火山物质喷发到空中。这是在边界层中观察到的铂族元素的另一个可能来源。
由德国科隆大学的地球化学家马里奥·费舍尔-戈德领导的研究团队,希望能够一劳永逸地查明这些矿物质是否确实来自外太空;如果确实是,那么它们是否可以追溯到特定类型的太空岩石。
他们的研究集中在一种名为钌的矿物质上,其中几种同位素可以在边界层中找到。同位素是同一元素的不同形式,具有不同的中子数,它们在给定样本中的比例作用如同指纹。在地球上的钌中,同位素的比例将与陨石中的同位素不同。
他们从五个不同的地点分析了钌:一个在西班牙,一个在意大利,以及丹麦斯蒂文斯石灰岩悬崖的三个地方。他们还分析了过去 5.41 亿年中五个其他撞击事件中的钌,以及可以追溯到 35 亿至 32 亿年前的球粒层(在岩石在大气进入的热下熔化时喷出的小滴陨石)。
此外,研究人员还分析了陨石中的钌,并将这些结果与地球上形成的钌标准样品进行了比较。这种比较显示,白垩纪-古近纪边界层中的钌不是来自地球本身的,而是来自太空。并不只是在宇宙中的任何地方。它最符合一种罕见类型的陨石,称为碳质球粒陨石,富含碳,来自太阳系的外侧,在木星的轨道外。
五种其他影响是硅酸盐小行星,它们靠近太阳,且在地球上更为常见。而古老的球粒层再次是由碳质物质组成的,这些物质在地球质量积累的最后阶段被抛射到地球上。
这些结果最终揭示了造成如此破坏的岩石的身份。人们认为木星充当了外太阳系物体的屏障,捕获了在其轨道路径上的小行星,阻止它们向太阳更近的方向移动。有些确实偶尔会从其中穿过去,但它们通常以比奇克苏鲁撞击体更小的碎片坠落到地球上。
这引发了一个问题:为什么那块古老的岩石会对恐龙如此执着地进行报复?科学可能永远都不会知道。
研究已在《科学》杂志上发表。