本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
小行星2012 DA14的飞掠,特别是过去的和现在的俄罗斯流星,令人印象深刻地提醒我们,地球生物圈也可能受到外星力量的影响。然而,与大众媒体的头条新闻相反,大规模灭绝与大型陨石撞击之间的联系仍然知之甚少。
斯卡利亚杂色岩 (Scaglia Variegata) 和 斯卡利亚灰岩 (Scaglia Cinerea) 是在晚始新世和早渐新世(分别为3600万年前和3300万年前)沉积形成的两个地质构造。这个过渡时期以深刻的气候变化和全球范围内的生物危机为特征。在不到一百万年的时间里,约有20%的海洋生物属灭绝。这场大规模灭绝的原因尚未完全清楚。 渐进假说认为大陆的缓慢漂移(特别是南极洲向南极漂移以及随后的全球降温效应)以及由此引起的气候和环境变化是原因; 灾难假说则认为陨石撞击是突发生物危机的主要原因。
事实上,在始新世时期,有两个非常大的撞击坑被确定年代:切萨皮克湾(位于北美)和波皮盖 (Popigai)(西伯利亚)。 波皮盖 陨石坑直径达100公里,是地球上最大的撞击坑之一(也是过去6500万年内形成的最大的撞击坑),其次是直径85公里的切萨皮克湾陨石坑。
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在马西尼亚诺采石场(Massignano quarry)暴露的沉积物中发现了一些线索,可以解开始新世末期生物危机之谜。该采石场以意大利城市安科纳附近的一个小村庄命名。
图1. 马西尼亚诺采石场(马尔凯 - 意大利)的始新世-渐新世过渡期,在沉积层17之上(采石场顶部)。
在斯卡利亚杂色岩和斯卡利亚灰岩地层露头的底部,已识别出两个薄层,其特征是元素铱和同位素氦-3的异常浓度。这两种物质在地球地壳岩石中含量稀少,但在外星物质中浓度很高。这些层还含有矿物尖晶石和石英的球粒,呈现出片状和破碎的结构。 这种颗粒只能通过高温和高压形成,正如撞击期间所经历的那样。
几乎可以肯定的是,在从始新世到渐新世的过渡时期,有两个外星起源的物体撞击了地球,但这两个撞击对地球生态系统的影响似乎非常有限。 使大型撞击如何影响地球生命的问题复杂化的是时间上的不确定性。根据一些年代测定结果,这两个提到的撞击事件与始新世灭绝期(3700万至3800万年前)或始新世-渐新世界线(3550万至3600万年前)并不一致,而是分别发生在这些时期之前和之后100万至200万年。
图2. “劳普死亡曲线”,以古生物学家大卫·M·劳普 (David M. Raup) 的名字命名。 RAUP 1991年的“死亡曲线”(蓝色)最初是根据白垩纪-古近纪撞击数据(约60%的物种因直径约180公里的希克苏鲁伯陨石坑而灭绝)拟合的,它预测较小的撞击也应该引起显著的灭绝。然而,当绘制晚始新世撞击事件(几乎没有引起灭绝)时,“死亡曲线”呈现出不同的S形,表明只有超过一定阈值值的撞击才有可能引起大规模灭绝。 但即使是研究最充分的事件之一——希克苏鲁伯撞击——也并非毫无疑问。
参考文献
PROTHERO, D. (2006): After the Dinosaurs: The Age of Mammals (Life of the Past). Indiana University Press: 384