恐龙灭绝那天究竟发生了什么？

　　大约6600万年前，一颗小行星撞击地球，永远地改变了地球生命的轨迹。如今，科学家利用一些远古碎片，来测量撞击点的尘埃和气体的燃烧温度。绘制：DETLEV VAN RAVENSWAAY, SCIENCE SOURCE
　　撰文：MAYA WEI-HAAS
　　在得克萨斯州布拉索斯河沿岸，部分易碎的岩石上有白色的小微粒。在普通人看来，这些只不过是不起眼的小沙粒，然而，在这些形状奇怪的微粒背后，是地球历史上最灾难性的一天。
　　大约6600万年前，一颗直径9600米的小行星猛烈地撞入墨西哥尤卡坦半岛海岸附近的海洋，留下了一个177公里宽的大坑：希克苏鲁伯陨石坑。那一刻，地球生命的轨迹彻底改变了。撞击引发了方圆几千公里的野火和海啸，随后全球气候大起大落：急剧降温之后是很长一段时间的升温，导致大约75%的物种灭绝，包括非鸟类恐龙。
　　现在，发表于《地质学》杂志的一项研究，利用得州的白色小微粒，即火山砾（lapilli），揭开了致命撞击后几分钟内的情形：小行星撞击如此猛烈，以至于下方厚厚的一层碳酸盐岩瞬间汽化，地表的岩石碎片炸开，把炽热的气体烟羽送上高空。
　　蒸汽和尘埃带来了一片混乱，其中形成了火山砾，然后火山砾如雨点般落在了今天的墨西哥、伯利兹、得州，甚至新泽西州。＂它们基本上是瞬间形成的，＂石溪大学的地质化学家、新研究的作者Gregory Henkes说。
　　研究团队在论文中写道，化学分析显示，当温度猛增到约155度时形成了火山砾，这意味着几分钟之内，这片破坏区域就波及了1600公里以外的区域。
　　火山砾也许还能提供更多线索：撞击后，大气中还剩下多少二氧化碳？据估计，撞击最终导致了长达10万年的全球变暖。这次气候变化对地球生态系统的影响至今依然存在。
　　人类本质上是在＂以身试法＂，不断向天空中排放温室气体，普渡大学的行星科学家Brandon Johnson指出：＂如果能知晓6600万年前的情况，那么我们也许能更好地了解今天。＂Johnson没有参与此次研究。
　　化学温度计
　　新研究分析的火山砾是20世纪90年代，在德州中部布拉索斯河一小块突出的岩石上收集的。自那之后，这些微小的岩石带来了诸多谜团，包括它们最初如何形成。
　　在某些类型的火山喷发产生的沉积物中，火山砾很常见，它们形成于火山灰羽流中：在水的作用下，一块块玻璃状碎片聚集在一起。＂有点像冰雹的生长过程，＂Johnson说。
　　在一些撞击坑周围也有火山砾，但它们是否以同样的方式形成，还不清楚。新研究分析了碳和氧的同位素，为之前提出的一种机制提供了支持：碳酸盐岩汽化产生的凝结气体可能像火山砾胶水一样，把小块物质粘在了一起。Johnson和一位同事认为，在缺少水的月球上，火山砾可能有着类似的形成机制。
　　而且，在高温下，碳和氧的重同位素之间的键会变得更少。在此基础上，再加上团簇同位素分析法，科学家可以测量几百万年前消散的气团的温度，研究的第一作者、石溪大学的博士候选人David Burtt解释说。
　　这项分析面临的一个挑战是，确认火山砾之后没有被改变，比如没有因为深埋而被加热，因为这会掩盖它们记录的温度。因此，研究人员还分析了小型海洋动物有孔虫的碳酸盐外壳，它们大约在同一时间被保存在附近。有孔虫重同位素的键与那段时间预计的海面温度一致，这意味着火山砾的温度也被保存了下来。
　　分析结果表明，岩石上的小微粒形成于155度。
　　＂对于生物圈来说，这是毁灭性的，＂布鲁塞尔自由大学的地球化学家Steven Goderis说。他是撞击坑方面的专家，但没有参与此次研究。
　　我们很难准确计算出这个气体地狱的扩散范围与撞击点的距离。一直以来，关于小行星撞击地球表面的角度和方向，科学界争议不断；这些数据有助于确定喷射物质炸开最严重的区域。Goderis指出，研究墨西哥的火山砾有助于研究人员更好地了解温度散开的变化。但奇怪的是，并不是陨石坑周围所有区域都发现了火山砾，科学家还不清楚原因，Goderis说。
　　另一个未知因素是，火山砾沿着撞击轨道的形成时间和地点，月球与行星研究所的地质学家David Kring说。关于希克苏鲁伯陨石坑，他进行了大量研究，没有参与此次研究。＂我希望这些类型的研究最终能带领我们揭开谜团。＂
　　改变世界的火球
　　过去的模型显示，撞击导致了更高的大气温度。因此，从某种意义上说，形成火山砾的高温不足为奇。
　　＂新研究实际上专注于一种特定类型物体的温度，＂Kring说。
　　一种猜测是：炽热的气体形成了一个不断膨胀的火球，辐射出大量热量，在2400公里以外的地方，点燃了野火。随着爆炸的碎片落回地球，温度也在升高。Kring说，这些物质＂呼啸着穿过大气＂，空气变得灼热，大片土地被烤焦。
　　在撞击点周围，温度高到足以让植物自燃。碎片环绕地球，集中到世界的另一端，并在那里引发了类似的大火。
　　Burtt和Henkes都把这项新研究视为一个起点。未来研究的其中一个重点是二氧化碳的脉冲，小行星的撞击导致大量碳酸盐岩释放出二氧化碳。
　　在气团里，火山砾形成过程中会消耗掉一些二氧化碳，也许影响了撞击后多年的全球气候变化。各种物质的释放，包括硫、二氧化碳和水蒸气，导致全世界的温度从严寒转向温暖，食物网崩溃，无数物种走向灭绝。研究有多少影响气候的气体被释放出来，对于我们全面了解是什么杀死了这么多物种非常重要，科学家仍在研究这个问题，Johnson解释说。
　　远古历史只是故事的一部分。＂现在正在发生人为灭绝事件，＂Henkes指的是由于释放温室气体、改变土地用途、引入入侵物种等人类活动，生物多样性急剧下降。
　　他说，目前的变化不像小行星撞击地球那么突然，但其带来的影响会在生物圈持续几千年。