科學探索：彗星還是小行星，到底是什麽導致了恐龍滅絕？


圖片來源：Pixabay
約6.6億年前，當它與地球相撞時，曆史被永遠地改變了。


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我們知道，希克蘇魯伯撞擊體在墨西哥海岸留下了93英裏（約149km）寬、12英裏（約19km）深的撞擊坑。這次災難性撞擊引發了恐龍大滅絕，使恐龍帝國的統治迅速走向終結，同時也消滅了幾乎全球四分之三的動物種類。
關於此次撞擊，始終存在一個謎團：導致該撞擊的小行星或彗星從哪兒來？以及它是如何撞向地球的？如今，兩位來自哈佛-史密森天體物理中心的研究人員相信他們得出了答案。
在一項發表於《自然》旗下《科學報告》的研究中，哈佛大學天體物理係本科生Amir Siraj和天文學家Avi Loeb提出了一個能解釋毀滅性天體來源與軌跡的新理論
Siraj和Loeb利用數據分析與引力仿真計算得出，發源於奧爾特雲（一個太陽係邊緣由碎片組成的冰球）的長周期彗星中，有相當多的一部分在軌道上可能受木星引力場的影響偏離原本航向。
Siraj解釋說：“太陽係就像某種彈球機。而木星作為質量最大的行星，則將迎麵而來的長周期彗星拖向靠近太陽的軌道。”Siraj目前在哈佛大學攻讀天體物理學的學士和碩士學位，已以及新英格蘭音樂學院的鋼琴演奏碩士學位。
在近距離飛掠太陽的過程中，彗星——又被稱為“掠日彗星”——可能經曆強烈的潮汐作用，在該作用下，彗星岩石將分裂並最終產生彗星碎片。
“在一次彗星掠日事件中，與更遠的彗星相比，離太陽更近的彗星將受到更強的引力牽引，該牽引最終將形成作用於彗星周身的潮汐力，”Siraj說，“這樣一來，就會發生潮汐擾動事件，大彗星會碎裂為很多小碎片。重要的是，在破碎的彗星返回奧爾特雲途中，碎片撞擊地球的可能性將大大提升。”
Siraj和Loeb理論的最新計算結果將長周期彗星撞擊地球的幾率提高了10倍左右，同時顯示約20%的長周期彗星會成為掠日彗星。
二人表示，新的撞擊比率與希克蘇魯伯撞擊坑的年齡結果相一致，這為該小天體及其他類似撞擊體的起源提供了圓滿的解釋。
“我們的論文為解釋此次事件的發生提供了基礎，”Loeb說，“我們想說明的其實是，如果你打碎了一個靠近太陽的物體，那這或許恰恰能引發導致恐龍滅絕及類似的撞擊事件。”
在希克蘇魯伯撞擊坑發現的證據表明，周邊岩石由碳球粒隕石構成。Siraj與Loeb的假設也對此不尋常的成分做出了解釋。
一個關於希克蘇魯伯撞擊坑起源的流行理論認為，撞擊體來自木星和火星之間的主小行星帶。然而，碳球粒隕石在主帶小行星中非常稀少，卻可能在長周期彗星中廣泛存在，這為彗星撞擊假說提供了額外的支持。


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其他類似的撞擊坑也呈現出相同的組成。其中包括約20億年前撞擊南非的小天體，該撞擊留下了弗裏德堡撞擊坑（Vredefort crater），這是地球曆史上已確認的最大撞擊坑；以及在哈薩克斯坦留下Zhamanshin撞擊坑的撞擊體，該撞擊坑是近一百萬年來地球上已確認的最大撞擊坑。研究人員表示，他們計算了希克蘇魯伯尺寸的潮汐擾動彗星的期望比率，而這些撞擊發生的時間與計算結果相吻合。
Siraj和Loeb還表示，在關於這些撞擊坑、其他類似撞擊坑、甚至月球表麵撞擊坑更為深入的研究中，他們的假設也可以利用這些研究成果進行檢驗。太空任務彗星采樣也能為此提供幫助。
當來年智利的Vera Rubin天文台投入使用後，除了觀測彗星組成外，它或許也能觀測到長周期彗星的潮汐擾動。
“我們應該能看到來自奧爾特雲的更小碎片更加頻繁地飛向地球，”Loeb說，“我希望我們能夠有更多長周期彗星的數據來檢驗我們的理論，獲得更好的數據，可以的話能看到更多小碎片的證據。”
Loeb表示，理解這一問題不僅對解決地球曆史上的終極謎題至關重要，對於證明此類撞擊是否能夠威脅到地球也有極大幫助。
“想必這次撞擊一定是令人驚歎的景象，但我們並不想再次看見它，”Loeb說。
翻譯：耿淑娟
審校：張和持
引進來源：哈佛-史密森天體物理中心


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