加州大學聖巴巴拉分校(UC Santa Barbara)地質學名譽教授詹姆斯·肯尼特(James Kennett)和同事們多年前開始研究更新世末期發生的一次重大宇宙撞擊的跡象時,他們幾乎不知道預測的氣候影響會有多麼深遠。
他說的是年輕的Dryas(新仙女木)撞擊假說,該假說假定一顆破碎的彗星在近12,800年前撞擊地球,地球於是翻天覆地,撞擊導致了氣候的快速變化、大規模物種滅絕、人口的突然減少、文化的變遷以及大面積的野火(生物質燃燒)。該假說提出了當時氣候突然變化的可能觸發機制,特別是北半球的快速降溫。化石和沉積物記錄的變化證明,全球普遍存在自然變暖和冰蓋融化的趨勢。
這一假說從提出之日起就備受爭議,直到現在,仍有一些人對這一假說提出質疑,他們傾向於將更新世末期氣候變暖的逆轉完全歸因於陸地原因。但研究者發現,有在格陵蘭冰蓋之下一個非常年輕,31千米寬的隕石坑,他們認為這可能是新仙女木時期撞擊地球的彗星碎片造成的。
現在,在《自然科學報告》雜誌上發表的一篇論文中,由智利古生物學家馬裡奧皮諾(yi'ziMario Pino)和同事們提出了進一步的證據,證明這次發生在赤道以南很遠地方的宇宙撞擊,可能導致近1.3萬年前的大面積燃燒、氣候變化和大規模物種滅絕。
這一發現始於幾年前,當時一組智利科學家在一個著名的第四紀古生物和考古遺址處研究沉積層,發現了與該撞擊事件相關的已知變化。其中包括一層「黑色墊層」,距今12800年前形成,化石證據顯示,與此同時南美洲更新世巨型動物消失了,區域植被發生了突變,人類手工製品也消失了。
因為這些事件的順序看起來就像在北美和西歐的對於新仙女木撞擊研究的論文中描述的那樣,所以該小組決定對與影響相關的地層進行分析,以尋找撞擊痕跡層。找到了微小球體(就是球狀顆粒)的存在,據解釋,這些微小球體是由於與撞擊有關的極高溫度而融化形成的。含有這些小球體的層還顯示出鉑和金的峰值濃度,以及自然界中很少發現的天然鐵顆粒。
其中最重要的是富含鉻的球粒。球粒含有一種不同尋常的鉻,這種元素在北半球的撞擊球粒中沒有發現,但在南美洲發現了。事實證明,安第斯山脈南部的火山巖富含鉻,這些當地巖石為這種鉻提供了來源。因此,彗星一定也撞擊了南美。
其他證據與智利科學家之前和目前對該地區的記錄一致,表明當時在南緯40度左右發生了非常大的環境破壞。其中包括一個大規模生物質燃燒事件,證據之一是在撞擊層收集的花粉樣本中發現的微木炭和燃燒跡象。這是我們所見過的該地區數千年來最大的火災事件。此外,燃燒發生時間與撞擊相關的北美和西歐主要燃燒事件發生的時間相吻合。沉積層包含有寶貴的花粉和種子記錄,顯示了區域植被特徵的變化,這是氣候變化的證據。
然而,北半球的氣候條件在新仙女木期開始時變得更冷、更潮溼,而南半球的情況正好相反。植物的組合表明,在遺址地區,植被從潮溼、寒冷的環境突然轉變為溫暖、乾燥的環境。大氣層的地帶性氣候帶「像蹺蹺板一樣」移動,具有協同作用的機制,在北半球經歷了海冰變冷和膨脹的同時,也給南半球帶來了氣候變暖。
氣候在幾年之內的快速變化最好歸因於大氣系統中與撞擊有關的變化,而不是海洋過程的緩慢變化。與此同時,與其相關的環境影響,包括燃燒,被認為是導致當地南美更新世巨型動物的滅絕,包括巨大的樹懶,劍齒貓,猛獁象。在考古遺址,土壤中相對豐富的骨骼、人工製品和與巨藻相關的真菌數量在撞擊層急劇下降,表明當時發生了重大災難。
這個最近確定的撞擊遺址距離南美洲最近的研究過的遺址約6000公裡,它與許多北半球遺址的相關性極大地擴大了撞擊事件的範圍。在該遺址收集到的沉積和古植被證據與智利科學家先前進行的單獨研究一致,這些研究表明,當時,該地區發生了大面積的火災和突然的氣候變化。這項新的研究進一步支持了宇宙撞擊引發大氣和海洋變化的假設。這進一步證明,當時的乾旱氣候是一個極端的全球性事件,對當時的動物和人類生活都產生了重大影響。