情景再現!恐龍滅亡的那一天 | 一刻 · 晨讀

文章來源：BBC 

作者：亨利·尼克斯（Henry Nicholls）

譯者：高英哲 

圖片來源：BBC

恐龍滅亡的那一天

在希克蘇魯伯隕石坑落下的隕石

是讓恐龍滅亡的元兇

如今科學家首度深入這個撞擊坑

這場歷史性的任務會有什麼驚人的發現？

 

隕石撞上地球時，留下了一個直徑200公裡的隕石坑。這道地質傷痕，如今埋藏在猶加敦半島地底下。

從墨西哥灣底下的探鑽孔，用絞車吊起一塊長三公尺的「第40號巖核」，在非專業人士來看，或許不怎麼顯眼。然而在美國德州大學奧斯汀分校地質學家尚恩·古力克（Sean Gulick）眼中，這卻是握有地球史上最大災難事件之一，箇中線索的證物。

對古力克來說，這塊巖核將透露地球地動山搖那天的故事。在6600萬年前，有個寬達14公裡的隕石撞地球，造成煙火肆虐、地震隆隆，空中瀰漫一層濃密灰塵。

地球上約四分之三物種的末日從這天開始，其中包括所有不會飛的恐龍。

當時隕石以每秒20公裡的速度進入地球大氣，撞上陸地時留下了一個直徑200公裡的隕石坑。這道地質傷痕，如今埋藏在墨西哥東南部猶加敦半島的地底。時至今日，人類首度鑽探進入巖層深處。

古力克今年4月至5月，都駐點在猶加敦半島外海一處鑽探平臺上，他是「364號探險隊」（Expedition 364）的共同首席科學家，此計劃是由「國際大陸鑽探計劃」與「國際海洋發現計畫」聯合而成。

古力克負責主持向下鑽探希克蘇魯伯（Chicxulub）隕石撞擊坑的工作，他的研究團隊在墨西哥外海30公裡的船載式鑽油平臺上，日以繼夜地往下鑽探，直到該床底下超過1300公尺處，才取出寶貴的巖核。

364號探險隊在海上設立了一處科學研究平臺，整個4月至5月都在鑽探海床，以取出希克蘇魯伯撞擊坑的沿河標本。

此時地質學家、物理學家、化學家及生物學家正競相研究這批巖核，找出隕石落地後的幾分鐘、幾小時、幾天到幾年內究，竟發生了什麼事。

一塊有孔蟲化石。這些微小的生物在希克蘇魯伯撞擊事件之後繁衍昌盛，多樣性迅速增加。

他們的發現將有助於我們了解，為何單單這個隕石會對整個地球，造成如此致命且深遠的後果，已經知道生命如何得以在撞擊過後捲土重來的歷程。

第40號巖核之所以重要，是因為這塊巖石有可能解釋，一顆小行星或(彗星)如何造成全球毀滅性的後果。就在研究團隊從海床底下500到620公尺深處，取出39塊石灰巖核後，「我們突然間轉到一層，裡頭有小行星碎塊。」古力克說。

他們發現了一層厚厚的「角礫巖」，也就是在小行星撞擊數分鐘至數小時內，碎裂、熔化、嚴重受創且雜亂摻雜一層殘骸。「我沒有想到石灰巖竟然能夠如此精確變質行程；稜角分明的材料，而又融入其中」。

其中格外有意思的，是位於這層角礫巖上方的微生物，這個位置應該能夠鮮明描繪出，在小行星撞擊之後，任何效應產生的即時圖像。德州大學奧斯汀分校的古生物學博士後研究員克裡斯·勞瑞（Chris Lowery），是研究這些化石的人員之一。

「有時我會徹底未眠，不停猜想我們會在第40號巖核裡發現什麼。」他熱切地說道，「這就是我參與科研都最想要做的事情，感覺實在太酷了。」勞瑞的研究專長是有孔蟲，這種單細胞生物常有既複雜又美麗的外殼組織（特稱為test）。

他希望能夠透過研究這些微生物化石的化學結構，重現當時充滿撞擊坑的水，其溫度、鹽度及提供當地的繁殖力為何，藉此窺見倖存者得要面對什麼樣的環境。

我們從其他研究得知，小行星撞擊地球導致九成以上的類浮遊生物有孔蟲滅絕。存活下來的物種通常體積較小，且各方面的特質將為中庸，但它們卻在短短的10萬年裡，分化著數十種不同的物種。「我很想知道這片遭小行星撞擊的海洋，具備了什麼樣的性質，得以促成那樣的演化。」勞瑞說。

模擬希克蘇魯伯撞擊事件發生後不久的隕石坑，其內側的「環峰」是現今科學家的研究焦點。

除此之外，分析巖核的碳同位素，有助於我們了解碳循環受到撞擊的影響，連帶得知地球植物對此事件的反應，以及依賴它們而生的恐龍。

世界各地都有做類似的分析，不過這些來自希克蘇魯伯的巖核，含有豐富的材料，應當能夠構建更準確，還原度更高的圖像，讓我們更加了解導致大滅絕的事件。

在瓦礫般的角礫巖裡或底下，可能有生命的跡象：微生物在人類無法窺見的地底深處，可能已經生存並演化了數幾百年之久。

從撞擊坑裡取得的一塊角礫巖。

鑽探地點在墨西哥外海30公裡處。

「地球上大多數的生命都在地底。」英國愛丁堡大學天體生物學家查爾斯·柯凱爾（CharlesCockell）說，「類似巨大的小行星撞擊地球、害死恐龍這樣的大事，也會大幅擾亂深層的生物圈，尤其是在撞擊點，但這並不盡然是壞事。」

柯凱爾在十年前，曾經參與一項在美國東岸維吉尼亞州切薩皮克灣的研究計畫，該地在3500萬年前曾發生過另一起規模較小的小行星撞擊事件。

這起較接近現代的撞擊事件似乎是地底巖石裂開，進而改善水流狀況，創造出一個格外適合微生物的棲息地。他說，「我們在受到撞擊而裂開的巖石中，發現微生物的數量有所增加。」

同樣的情況也有機會在希克蘇魯伯發生。「角礫巖對微生物來說，就像是雞湯一樣營養。」柯凱爾說，「角礫巖可淋溶出各種物質，為微生物提供食物。」

熒幕上的放大圖像是從撞擊坑取得的一小粒「衝撀石英」。從左上方延伸到右下方的黑點，是隕石撞擊時造成的變形。

若在往下深鑽是花崗巖，小行星撞擊所造成的創傷，可為微生物提供生長機會。「撞擊當下，一切都會灰飛煙滅，因此無論是對微生物或是恐龍來說都一樣糟糕。」柯凱爾認為，「不過就長遠來說，這卻改善了未來生命的生長條件。」

在35億年前（或更早），隕石的撞擊坑甚至可能是地球上生命源始地點。柯凱爾說，當時希克蘇魯伯撞擊事件後的生命生長條件，與早期地球「截然不同」；但或許在墨西哥灣下的微生物生態系，可為早期生命形態面對的是生化挑戰，提供一些線索。

在鑽探開始之前，參與其中的科學家既緊張又興奮。「在登上鑽探平臺之前，我超級緊繃的。」與古力克共同擔任這支探險隊首席科學家的倫敦帝國學院地質物理學家喬安娜·摩根（Joanna Morgan）這麼說。

不過她補充，打從這些「超讚的」巖核出土，那份緊繃感就一掃而空了。

話雖如此，但也不是每件事情都很順利。這項計畫在稍早時，就有一條200公尺長的配管掉落到洞底，導致鑽探工作完全停擺。「我們整整一星期束手無策，不過之後馬上就在底下挖出了第一塊5000萬元前的巖核。」古力克說。

除了這個小凸槌以外，一切都按計畫進行，日以繼夜不停工地不斷從地表挖出巖核。「我們有時候一天可以成功鑽探30公尺深。」古力克說。直到5月底耗盡計畫經費，該是抽手的時候，鑽探洞已延伸到海床底下1335公尺深，只略遜於預定的目標1500公尺。

對於古立克和摩根這樣的地質學家來說，越深的巖核他們越有興趣，因為這些巖核有助於說明隕石坑為何會形成「環峰」，也就是介於隕石坑內的中心點和外圍之間的環形山脈。

據古力克所言，我們在月球、水星及火星上，也能看到類似的結構，「但我們還沒到那些地方取得巖石樣本。」

另一方面，科學家已著手在希克蘇魯伯鑽探環峰。「」這是地球上唯一一處點，因此我們可在此測試撞擊成功作用，對行星會造成哪些重要的影響。」古力克解釋。

保存良好的大型撞擊

目前最能夠解釋這些環狀山成因的模型認為，在起初的撞擊之後，位於隕石坑中心裂開的巖石形成某種反彈，以漣漪狀向外擴散，最終停止。想像一下把石頭丟進池塘裡會發生什麼事，就能想見。

摩根認為就表面上來看，這些較深巖核裡的巖石，跟一般的大理石沒什麼兩樣。「不過你再看仔細點，就會發現這些巖石碎裂得很嚴重。」

她說，「這些巖石有著非常奇怪的物理性質，我認為可以理解在這次撞擊事件中，那些非常堅硬的眼神，是怎麼樣弱化到出現在好幾公裡外的地方。」

這些巖核以及所有蘊含其中的寶貴線索，如今都被送往德國布萊梅，科學家已在9月21時聚首，從1號巖核開始鑿開，直到第303號，進行徹底的分析。

對於像勞瑞這樣迫不及待想要鑽研位在撞機層上方，第42號巖核的科學家來說，「等待1號到39號巖核的處理過程，就是一場耐心的考驗。」不過只要第40號巖核不負眾望，那麼等待肯定是值得的。

 

希克蘇魯伯撞擊坑

墨西哥國家石油公司( Pemex)於1970年代晚期，在墨西哥灣四處接索。想要找到可能鑽油的地點。

海床上直徑約70公裡的環狀山脈，引起了石油公司地貿學家葛倫·潘菲爾德( Glen Penfield)的興趣。當他進一步仔細審視猶加敦半島，發現另一處環形結構，其中心距離現在希克蘇魯伯的海岸小鎮很近。

美國亞利桑那大的年輕研究生亞倫·希爾德布蘭德( Alan Hildebrand)奧潘菲爾德聯？，合作追蹤石油公司在核地區鑽探的三處深度探測井裡(下方重力圖標示C1、S1及Y6處)取出的巖核梯本。他們在這些巖石中發現災難性事件的證據，時間正好是恐龍消失的白惡紀末期。

而25年後的「364號探險隊」任務中，科學家在這個撞擊坑裡鑽探的深度，比過去還要更深(下圖標示Chicx-O3A處)。探陵隊科學家目前正在分析這些自1.300公尺深處挖出的巖核，屆時將成為萬眾矚目的焦點。

剖析希克蘇魯伯撞擊坑

0公尺

海床。

503公尺

開始取核。由於探險隊的重點放在撞擊坑，科學家跳過前500公尺的石灰巖，然後開始每3公尺處取出巖核標本。

550公尺

藻華。大約在5500萬年前，也就是小行星撞擊後1000多萬年，那時地球比現在溫度大約設施5度。科學家希望能夠取得黑頁巖，也就是預估在較暖和的氣候條件下，生長繁榮昌盛、含碳量豐富的藻華邊留下來的地質殘骸。

550-620公尺

接近原爆點。隨著鑽探抵達撞擊層的頂部，預估其生態系十分稀薄，只有寥寥數種簡單的物種。籍由研究撞擊後於當地率先繁衍的有孔蟲化學構成成分，應該就可以推導出當時此處的生長條件。

620-740公尺

撞擊層，它是由碎裂的巖石，以及小行星撞擊後數分鐘至數小時內沉積於此的熔巖，混成的一圈巖層。這其中可能含有在撞擊餘波中落居於此，且能善加利用此地豐富化學成分的微生物。

740-1335公尺

環峰。地質學家十分關注環峰巖石的年代及排列設計，希望能藉此解開形成這些結構的謎團。衡星資料顯示環峰的巖石並不如想像中密實，裡頭是否有龜裂，縫隙，在這些空隙中又存在有什麼樣的微生物呢？

是什麼讓恐龍滅亡?

諾貝爾獎得主物理學家路易茲·阿瓦瑞茲(Luis Alvarez)及其團隊在1980年發現，恐龍從化石紀錄中消失的那個時刻，正好有層薄薄的銥元素覆蓋地球。

由於銥是地球地殼裡最稀有的元素之一，但在小行星裡的濃度卻高得多，科學家於是想像當時有大的灰塵(包括這些來自地外的銥）噴入高空中的平流層，散布到世界各地。「灰塵所致的黑暗，會抑制光合作用。」

該研究隊在《科學》期刊上寫道，並指出這會導致食物網迅速崩解，使恐龍滅絕。1990年，地質學家確認位於墨西哥湖的希克赫魯伯，最有可能是這次撞擊事件的事發地。

  如今幾乎沒有科學家會駁斥希克蘇魯伯撞擊事件導致許多物種滅絕，但證據顯示，其他因素也有可能導致恐龍滅絕。位於印度中部的德幹暗色巖( Deccan Traps)，是地球上最大的火山地貌之一。

然而人們也說不準這究竟是如何形成的，它有可能在小行星撞擊前就已經形成，也可能是撞擊餘震所造成，不過它釋放出來的火山氣體，會產生氣候冷卻效應。希克蘇魯伯撞擊事件似乎有可能接著引發一波像是地震、超級海嘯、野火、火山噴發或酸雨等等二次事件，這些件全都是地球上那些爬蟲類霸主的滅絕推手。

撞擊引起的塵埃，使整顆行星籠罩在黑暗之中，導致各地的食物網紛紛崩解

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