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

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

模擬結果表明，小行星撞擊地球的角度為(wei) 60度左右，在這種情況下，那些湧入上層大氣層導致氣候變化的氣體(ti) 的量將會(hui) 達到最大值。

六千六百萬(wan) 年前的這一擊可能釋放了約數十億(yi) 噸的硫，足以遮天蔽日，引發“核冬天”，導致恐龍以及四分之三的其它生物死亡。

本次研究的模型結合了撞擊的三維數值模擬和撞擊現場的地球物理數據，首次完全以三維形式模擬從(cong) 最初撞擊到最後隕石坑[現被稱為(wei) 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設施理事會(hui) （Science and Technology Facilities Council, STFC）的DiRAC（Distributed Research utilizing Advanced Computing）高性能計算設備支持下得以實現。

本研究的首席研究員、帝國理工學院地球科學與(yu) 工程係Gareth Collins教授說：“那些恐龍所經曆的正是最為(wei) 慘烈的情形：小行星撞擊釋放巨量能夠改變氣候的氣體(ti) ，湧入大氣層，引發一連串事件，並最終導致恐龍滅絕。更糟糕的是，小行星恰好可能是以最為(wei) 致命的角度之一撞向地球。我們(men) 的模擬足以證明小行星從(cong) 東(dong) 北方撞向目標，與(yu) 地麵以大約60度的陡峭角度接觸。這是最為(wei) 嚴(yan) 重的幾種情形之一，因為(wei) 這會(hui) 釋放更多有害的碎屑進入上層大氣並四處播散，而這正是‘核冬天’出現的原因。”

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

火山口的形成

希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub crater）位於(yu) 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岩。經受撞擊和加熱後，這些岩石會(hui) 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(hui) 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，導致地表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查了隕石坑的形狀和地下結構，將地球物理數據輸入模擬程序，幫助判斷撞擊的角度和方向。近期，從(cong) 這座200公裏寬的隕石坑中鑽取的岩石也為(wei) 他們(men) 的分析提供了佐證，這些岩石攜帶著撞擊所產(chan) 生的極端力量的證據。

前所未有的表現

隕石坑中心，峰環（peak ring，指在隕石坑環以內(nei) ，由斷裂岩石所形成的環狀山）中心，以及被抬升的位於(yu) 隕石坑30km以下的密實地幔岩石中心，這三者之間的關(guan) 係是判斷撞擊的角度和方向的關(guan) 鍵。在希克蘇魯伯，這些中心沿東(dong) 北-西南方向排列，隕石坑中心位於(yu) 後兩(liang) 者之間。在撞擊角度為(wei) 60度時，該團隊的三維模擬結果幾乎重現了現場觀測情況。

這些模擬結果前所未有地細致重現了這座隕石坑的形成過程，為(wei) 我們(men) 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隻含有撞擊的早期階段，這一階段會(hui) 形成一個(ge) 被稱為(wei) 過渡撞擊坑（transient crater）的巨大的碗狀深坑，同時，岩石、水和沉積物會(hui) 被擠出並進入大氣層。

本次模擬首次涉及到隕石坑形成的後半部分，並且重現了隕石坑形成的最後階段，即過渡撞擊坑坍塌，形成最終的結構。研究人員首次得以將三維模擬希克蘇魯伯隕石坑和地球物理數據顯示的隕石坑現代結構進行比較。

弗萊堡大學的共同作者Auriol Rae博士說：“難以置信，這些深埋於(yu) 沉積岩之下一千米的地球物理數據卻能如此清晰地揭示隕石坑結構，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(men) 對導致恐龍滅絕的那次撞擊的理解，也有助於(yu) 我們(men) 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(yu) 工程係的共同作者Thomas Davison博士說：“像希克蘇魯伯這樣的大型隕石坑，形成也不過是幾分鍾的事，這其中就伴隨著一場隕石坑之下岩石反彈的壯觀景象。我們(men) 的研究可有助於(yu) 加深我們(men) 對如何利用這次反彈的信息獲知撞擊小行星細節的理解。”

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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