恐龍滅絕有幫兇,隕石撞擊加速了萬裡外的火山噴發

2021-01-15 網易科技

此前的研究清楚地表明，在隕石撞擊和大規模滅絕發生之前，Deccan Traps就已經開始噴發熔巖。但是，最新研究表明，希克蘇魯伯隕石撞擊的影響導致它們噴發的速度迅速增加。如果這是真的，那麼這三大事件都有可能被聯繫起來：撞擊加速火山活動，進而導致大規模的物種滅絕。

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對於地球上的所有生物來說，6600萬年前的白堊紀末期是個極為難熬的艱難時期。當時三大全球性災難幾乎同時發生：希克蘇魯伯（Chicxulub）隕石撞擊到現在的墨西哥尤卡坦半島上，今天印度境內的Deccan Traps火山大規模噴發，地球上大約3/4的動植物（包括所有非鳥類恐龍）物種全部滅絕。


圖1：隕石撞擊地面後，地震衝擊波可能影響到整個地球系統

這三起事件的同時發生，在我們的星球歷史上引發了長達數十年的因果關係爭論。無論是大規模的火山爆發，還是地外隕石撞擊，都有可能導致生命大規模滅絕，但它們之間存在某種聯繫嗎？ 

最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上的研究表明，希克蘇魯伯隕石撞擊可能引發了更多的火山活動，特別是Deccan Traps火山大規模噴發。Deccan Traps火山群位於地殼構造板塊的邊緣，是綿延上萬公裡的海底火山山脊。

隕石撞擊引發了巨大的地震波，這些地震波在全球範圍內傳播，它們可以將巖漿從地幔中擠出來，並進入到海洋地殼中。對於恐龍和當時的其他動植物來說，這可能是更壞的消息。眾所周知，地震活動會引發各種水文現象，有時甚至會誘發火山爆發。在附近發生大地震之後，乾涸的小溪或會重新有水，井水可能上升或下降，間歇泉有時也會噴發。地震活動也會引發火山活動，但只有在條件合適的情況下才會發生，只有大約0.4%的火山爆發可能是由大地震引發的。

那麼，當希克蘇魯伯隕石撞擊地球時產生的大地震是否與Deccan Traps火山的持續噴發有關呢？在不到100萬年的時間裡，這座火山群噴出的熔巖流覆蓋了印度大部分地區。加州大學伯克利分校領導的研究團隊重新審視了這兩大事件之間的聯繫。

此前，有關這些火山爆發的研究清楚地表明，在隕石撞擊和大規模滅絕發生之前，Deccan Traps就已經開始噴發熔巖。但是，最新研究表明，希克蘇魯伯隕石撞擊的影響導致它們噴發的速度迅速增加。如果這是真的，那麼這三大事件都有可能被聯繫起來：撞擊加速火山活動，進而導致大規模的物種滅絕。


圖2：海底熔巖流從構造板塊之間湧出，就像軸海山（Axial Seamount）那樣，它位於舊熔巖的頂部。

如果這種「觸發效應假說」是正確的，我們預計其他的火山系統也會被引爆。無論在任何時候，地球上絕大多數火山活動都不會發生在陸地上，而是位於海底，那裡的構造板塊正在向外分離。隨著地殼的分裂，大部分固體地幔層會上升以填補所產生的空間，而它在上升的過程中會融化。


圖3：洋脊插圖顯示，巖漿從地幔中上升，並通過構造板塊之間的裂縫噴發出來

這種新的巖漿滲透到地表，在所謂的大洋中脊附近為幾乎連續的火山活動提供燃料。這一過程實際上創造了海洋底部的所有地殼。由於海底的年代相對較早，它保存了超過1億年的海洋火山活動記錄。這些驚人的火山活動記錄創造了一個檢驗「觸發效應假說」的機會。

在最新研究中，我們使用了公開的數據集，它們記錄了1億年前海底的結構。由於火星和金星上的地形圖都比地球上海底地貌繪圖更好，因此我們被迫使用間接的方法來尋找海底結構的變化。由衛星測量提供了必要的繪圖工具，我們可以確認海底不同位置的重力微小變化。海床上有大量巖石，如你所期望的，它們是由加速火山活動所導致的，有助於對地球的引力場進行更好的測量。


圖4：海床上最微小結構異常發生在6600萬年前，與希克蘇魯伯隕石撞擊的時代一致?

然後，我們檢查了這些「重力異常」記錄，以尋找海底結構發生快速變化的線索。我們發現，在希克蘇魯伯隕石撞擊後的100萬年裡，海底發生了異常豐富的微小結構異常。在印度洋和太平洋6600萬年前的海底，重力異常與大約200米高的過剩物質堆積時間相吻合。

這些過剩物質的總量很難確定，因為大量巖漿可能被注入到較低的地殼中，在那裡它會有較弱的重力特徵。但我們估計，在希克蘇魯伯隕石撞擊前後，大約有23000到23萬立方英裡的巖漿噴發出了大洋中脊，遍布全球。這與地球45億年歷史上最大的噴發事件是一致的，包括Deccan Traps。


圖5：6600萬年前的希克蘇魯伯隕石撞擊時，海底標記的區域顯示出非常高的傳播速率。顏色表示2度內的最大重力異常。

我們的觀察發現，白堊紀末期發生了一系列事件。就在6600多萬年前，Deccan Traps開始噴發，這很可能是由從地核升起的熾熱巖石引發的，類似於今天在夏威夷或黃石公園下面發生的事情，它撞擊到印度板塊的側面。大洋中脊和恐龍則繼續它們的正常活動。

大約25萬年後，希克蘇魯伯隕石撞擊形成了今天的墨西哥海岸。這種撞擊會對地球氣候造成巨大的破壞，向大氣中注入粒子，最終形成一層遍布地球的粘土。在撞擊之後，火山活動可能會加速幾萬到幾十萬年。海洋中部的山脊噴發出大量的巖漿，而Deccan Traps火山噴發的巖漿則淹沒了印度次大陸的大部分地區。最後，地球上3/4的植物和動物物種消失了，現存的唯一的恐龍就是有羽毛的飛行物種，通常被稱為鳥類。

現在，我們的目標是進一步完善對每個事件及其相互作用的理解。是否有足夠多的洋中脊活動導致了大規模的滅絕，或者是被觸發的海底火山活動僅僅是某些更重大行星事件的先兆？希克蘇魯伯隕石撞擊引發其他火山系統噴發嗎？火山還是隕石在導致物種滅絕的過程中扮演了更重要的角色？很明顯，這項新的研究指出了大災難之間的全球性聯繫，這很好地提醒了我們：地球另一端發生的事件會對世界各地產生影響。

本文來源：網易科學人 責任編輯： 楊舟_NBJS5726

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