瞻云的回答
很多人可能无法理解,为什么一颗12公里,仅仅地球直径千分之一的陨石,会导致恐龙的灭绝。
这就好比一颗1毫米大小的泥丸,撞到1米大小的泥球上,似乎造成不了多大的破坏。
其实在天文尺度下,地壳的性质并不像固体,反而更加接近于液体。
这是6576万年前,希克苏鲁伯陨石坑的撞击效果:
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和撞击液体十分的相似:
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不仅出现了向外扩散的冲击波,还出现了鼎鼎大名的沃辛顿射流(Worthington Jet)。
这也是为什么12公里的陨石,就能撞击出180公里大坑的主要原因。
物体高速撞击液体表面,存在庞大的冲击力。
最大冲击力为:
最大冲击压强为:
C为冲击系数,它的大小满足公式:
从公式可以看出, 如果物体垂直与水面撞击, 趋近于零,
也趋近于无限大。
但物体落水,怎么都会存在一定的夹角:
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这是不同研究人员对楔形物体撞击水面,得到 数值与夹角的关系。
当楔形物体与水面夹角为10°时,大于45,甚至高达60以上,预估可到75。
希克苏鲁伯陨石撞击地球时,和地球表面的夹角有多少,是未知的。
不过根据希克苏鲁伯陨石坑圆润的形状来看,大概率撞击是比较垂直,夹角是非常小的。
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重达2万亿吨的希克苏鲁伯陨石,撞击地球时的速度高达30km/s。
在与空气的摩擦中形成了一团巨大的火球,如果此时正是夜晚,明亮的火球将照亮整个天空。
若 我们取60的平均值,得到撞击的最大压强达到:
相当于标准大气压的15亿倍,压强量级和原子弹爆炸时的内部压强相当。
这个压强不仅击穿17km的地壳,直达30km深处,而且几乎可以摧毁撞击处任何有形的宏观物质。
这颗小行星,最后坠落在今天的墨西哥尤卡坦半岛。
可以想象,那一瞬间,必然是熔岩飞溅、地动山摇。
高达100多万亿吨TNT的庞大能量(相当于200万颗沙皇炸弹,焦耳数量级10^23)以希克苏鲁伯陨石坑为中心,掀起激烈的冲击波,炙热的气浪,顺着地面飞速传播。
希克苏鲁伯陨石坑周边的动物,被炙热的空气所直接蒸发。
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在大多数的小行星撞击地球的模拟中,总是会强调撞击对地球表面的破坏,但往往忽视了其对地球内部的影响。
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小行星撞击在地球表面的作用,其实并没有这么的夸张。
然而庞大冲击波对整个地球的影响不容忽视。
这是大地震对整个地球的影响:
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通常来说8级别地震,就会带给人类巨大的灾难,可造成数万人的死亡,而8级地震释放的能量是 6.3×10^16 J 。
希克苏鲁伯陨石撞击地球产生的能量是8级地震的近千万倍,9级地震的2万多倍。
2004年12月26日,印尼苏门答腊西北近海发生8.7级地震引起的印度洋海啸,造成了30万人死亡。
即便考虑只有一部分能量传递进入了海洋和地壳,希克苏鲁伯陨石坑撞击产生的冲击波,都会形成比当年印尼地震/海啸可怕上万倍的超级地震和超级海啸。
超级地震和超级海啸席卷整个地球生态圈,板块间撞击形成全球性的火山喷发,为这一切雪上加霜。
最终大量火山灰和尘埃进入炙热的大气,遮挡住了阳光,大地上的温度开始急剧转冷,相当于没有核弹的“核冬天”。
除此之外还有大量的有害气体,仅仅进入空气的硫化物就多达3 千亿吨。
远离冲击中心活下来的动物,即将面临一场残酷的生存挑战。
火山灰和尘埃对阳光的遮挡时间长达一年之久,可造成绝大多数的植被死亡,造成森林和草原衰退。首先遭到重创的是高大的植食性恐龙,紧接着是中小型植食性恐龙,随后是中小型猎食者,最后是大型猎食者,整个食物链彻底崩溃。
仅仅第一年时间,恐龙就遭受到了致命的重创,然而这一切并没有结束。
接下来的10年时间,大量气溶胶依旧遮挡着天空,屏蔽掉了20%的阳光,造成了干冷的气候。地球平均温度长达3~16年,都低于0℃以下,至少长达30年的时间才会逐步恢复。
长时间的极端低温,导致恐龙大范围的灭绝。
然而白垩纪末期大灭绝,和其它四次大灭绝事件一样,同样是一个漫长的持续过程。
气候变化带来的连锁反应,以及其它的一些撞击事件(银坑陨石坑、波泰士陨石坑等),导致大型撞击事件后,灭绝性气候足足持续了100万年的时间,最终致使一些原本生存能力很强的非鸟恐龙也系数灭绝。
虽然这一次大灭绝事件,我们的哺乳动物祖先也遭受到了打击,但大多数所处在特殊的生态位,让它们顺利躲过了灭绝事件的重创。
首先,穴居类群可以通过躲在地下,得到最大化的保护,未被摧毁的被子植物丛林也可以成为树栖类群的保护所。其次,食物方面,植物种子和昆虫是这个最艰难时期最容易获得的食物,再加上它们的体型很小、食量小,所需要的庇护所并不大,都帮助它们顺利渡过了大灭绝事件。
谁曾想,一场持续长达3亿年的龙兽争霸,最终被一场盛况空前的小行星撞击画上了句号。
希克苏鲁伯陨石坑的最直接证据,自然是地质证据:
1991年,希尔德布兰与彭菲尔德等人研究了希克苏鲁伯陨石坑的地质特征与构成。
希克苏鲁伯陨石坑覆盖在地底下方1000米处,上方覆盖着泥灰与石灰岩,这些地层最早自古新世形成。
希克苏鲁伯陨石坑的下方则是厚达500米的安山岩与角砾岩,在撞击地点经常发现这些火成岩;除此之外,还有大量长石、辉石,以及冲击石英。
K-T界线(白垩纪-第三纪界线)位在地底下600米到1100米之间;而陨石坑外5公里处的K-T界线位于地底下约500米处。
陨石坑周围的天然井,显示该陨石坑撞击后形成海盆,存在于第三纪时期。地下水层溶解石灰岩层,形成洞穴与天然井。
研究人员也在海地发现似玻璃陨石证据。
从岩石的同位素研究得知,希克苏鲁伯陨石坑的年代约为6576万年前,白垩纪与古近纪交接时期,与恐龙灭绝事件近乎完美契合。
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地球上已经确定的陨石坑有190个,希克苏鲁伯陨石坑是最大的陨石坑之一。
如此规模的陨石坑,发生在任何时代,都会造成大灭绝事件的发生。
希克苏鲁伯陨石大概率来自巴普提斯蒂娜小行星家族(90%可能性)。
该小行星家族形成于1.6亿年前(直径60公里的天体 PK 直径170公里天体,形成数百小行星),月球上的著名第谷环形山,便是在1.09亿年前,由巴普提斯蒂娜家族中的一个成员撞击所形成。
值得注意的是,希克苏鲁伯陨石坑释放的能量,相当于今天整个人类600多年的总能量利用……大型灭绝事件永远值得人类警惕和敬畏。