小行星撞擊效果圖，該次撞擊位于如今墨西哥境內(nèi)。 （圖片來源：Chase Stone）

最近，一項來自倫敦帝國理工學院模擬結(jié)果顯示，導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星“或許是以最為致命的角度”擊中了地球。

模擬結(jié)果表明，小行星撞擊地球的角度為60度左右，在這種情況下，那些涌入上層大氣層導(dǎo)致氣候變化的氣體的量將會達到最大值。

六千六百萬年前的這一擊可能釋放了約數(shù)十億噸的硫，足以遮天蔽日，引發(fā)“核冬天”，導(dǎo)致恐龍以及四分之三的其它生物死亡。

本次研究的模型結(jié)合了撞擊的三維數(shù)值模擬和撞擊現(xiàn)場的地球物理數(shù)據(jù)，首次完全以三維形式模擬從最初撞擊到最后隕石坑[現(xiàn)被稱為希克蘇魯伯（Chicxulub）隕石坑]形成的全過程。

該模擬是在英國科學技術(shù)設(shè)施理事會（Science and Technology Facilities Council, STFC）的DiRAC（Distributed Research utilizing Advanced Computing）高性能計算設(shè)備支持下得以實現(xiàn)。

本研究的首席研究員、帝國理工學院地球科學與工程系Gareth Collins教授說：“那些恐龍所經(jīng)歷的正是最為慘烈的情形：小行星撞擊釋放巨量能夠改變氣候的氣體，涌入大氣層，引發(fā)一連串事件，并最終導(dǎo)致恐龍滅絕。更糟糕的是，小行星恰好可能是以最為致命的角度之一撞向地球。我們的模擬足以證明小行星從東北方撞向目標，與地面以大約60度的陡峭角度接觸。這是最為嚴重的幾種情形之一，因為這會釋放更多有害的碎屑進入上層大氣并四處播散，而這正是‘核冬天’出現(xiàn)的原因。”

研究結(jié)果被刊登在《自然》（Nature）子刊《自然-通訊》（Nature Communications）上。

火山口的形成

?？颂K魯伯隕石坑（Chicxulub crater）位于如今的墨西哥，其周圍的上層土壤含有大量的水以及多孔碳酸鹽和蒸發(fā)巖。經(jīng)受撞擊和加熱后，這些巖石會分解，將大量的二氧化碳、硫和水蒸氣釋放到大氣層中。

其中，硫會快速形成可遮蔽陽光的小顆粒氣溶膠，使氣候變冷，植物無法光合作用。最終促使大滅絕事件爆發(fā)，導(dǎo)致地表75%的生命死亡。

帝國理工學院、弗萊堡大學和德州大學奧斯汀分校的研究團隊調(diào)查了隕石坑的形狀和地下結(jié)構(gòu)，將地球物理數(shù)據(jù)輸入模擬程序，幫助判斷撞擊的角度和方向。近期，從這座200公里寬的隕石坑中鉆取的巖石也為他們的分析提供了佐證，這些巖石攜帶著撞擊所產(chǎn)生的極端力量的證據(jù)。

前所未有的表現(xiàn)

隕石坑中心，峰環(huán)（peak ring，指在隕石坑環(huán)以內(nèi)，由斷裂巖石所形成的環(huán)狀山）中心，以及被抬升的位于隕石坑30km以下的密實地幔巖石中心，這三者之間的關(guān)系是判斷撞擊的角度和方向的關(guān)鍵。在?？颂K魯伯，這些中心沿東北-西南方向排列，隕石坑中心位于后兩者之間。在撞擊角度為60度時，該團隊的三維模擬結(jié)果幾乎重現(xiàn)了現(xiàn)場觀測情況。

這些模擬結(jié)果前所未有地細致重現(xiàn)了這座隕石坑的形成過程，為我們了解地球上最大的隕石坑形成過程提供了更多的線索。之前對此處的全三維模擬只含有撞擊的早期階段，這一階段會形成一個被稱為過渡撞擊坑（transient crater）的巨大的碗狀深坑，同時，巖石、水和沉積物會被擠出并進入大氣層。

本次模擬首次涉及到隕石坑形成的后半部分，并且重現(xiàn)了隕石坑形成的最后階段，即過渡撞擊坑坍塌，形成最終的結(jié)構(gòu)。研究人員首次得以將三維模擬?？颂K魯伯隕石坑和地球物理數(shù)據(jù)顯示的隕石坑現(xiàn)代結(jié)構(gòu)進行比較。

弗萊堡大學的共同作者Auriol Rae博士說：“難以置信，這些深埋于沉積巖之下一千米的地球物理數(shù)據(jù)卻能如此清晰地揭示隕石坑結(jié)構(gòu)，甚至足以描述撞擊的角度。”

研究者表示，這項研究既大大加深了我們對導(dǎo)致恐龍滅絕的那次撞擊的理解，也有助于我們獲悉其它星球上的大型隕石坑是如何形成的。

帝國理工學院地球科學與工程系的共同作者Thomas Davison博士說：“像希克蘇魯伯這樣的大型隕石坑，形成也不過是幾分鐘的事，這其中就伴隨著一場隕石坑之下巖石反彈的壯觀景象。我們的研究可有助于加深我們對如何利用這次反彈的信息獲知撞擊小行星細節(jié)的理解。”

翻譯：姬翔

審校：趙歡

引進來源：帝國理工學院

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-05-dinosaur-dooming-asteroid-struck-earth-deadliest.html


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