撞擊說

是科學家們針對6500萬年前恐龍滅絕原因的一個新觀點。

  • 中文名稱
    撞擊說
  • 時間
    6500萬年
  • 又名
    火山說
  • 相關學科
    地理

觀點來源

來源簡介

在現今天文學界中,主流科學家們一直對6500萬年前恐龍滅絕的一個新觀點爭論不休,這 個問題最終也許會得到解決。

撞擊說撞擊說

1980年曾經有報道說,在一個6500萬年前形成的沉積物薄層中,發現了稀有金屬銥,它的含量異常豐富。一些人認為,這可能是由于一個巨大的小行星或彗星對地球的撞擊的結果。這種撞擊也許深入到地殼內部,引起火山噴發,造成大火和潮汐大浪,許多塵埃進入了平流層中,結果造成在很長一段時間內陽光無法抵達地球的表面。這也許是導致包括所有恐龍在內的許多地球生物滅絕的原因。

毫無疑問,6500萬年前地球上曾經有過一次"大滅絕",發生過一次"大劫難"。然而,並不是所有的科學家都認為這是由巨大撞擊引起的。例如,1987年就有人指出,如果地球突然經歷了一個火山爆發期,許多火山大致同時噴發,那麽也能造成一個足以使生物大量滅絕的巨大災難。

因此,目前存在兩種對立的理論,即"撞擊說"和"火山說"。

學說相關

這不僅僅是一個學術問題,因為我們將來也許還會遇到這樣或那樣的大災難。我們需要盡可能多地了解這種事件所產生的影響,因為當將來面臨這種事件時,我們可以採取某種應急措施。

為此,科學家們一直都在努力尋找證據來驗證這兩種理論。

1961年一位名叫S.M.斯季紹夫的原蘇聯科學家發現,如果二氧化矽(即非常純的沙子)處于超高壓的狀態,那麽它的原子相距很近,從而變得極為致密。一立方英寸被壓扁的沙子比一立方英寸普通的沙子要重得多。這種被壓扁的沙子因此被稱為"斯英石"。

斯英石並不十分穩定,原子之間靠得太近以至于它們又出現相互排斥的趨勢,最後又變為普通沙子。然而,由于原子之間結合得極為致密,所以這種反彈變化進行得非常緩慢,從而使斯石英可保持數百萬年。

金剛石的形成與此相同。金剛石中的碳原子被擠壓得異常緊密,它們同樣存在一個向外擴散並且恢復為普通碳的趨勢。在通常條件下,這也需要數百萬年。

如果你把溫度升得足夠高,就可使這種變化加快。增溫可以增加原子的能量,使它們之間能夠相互分離,返回到原始狀態。因此,如果在850C°的溫度下把斯石英加熱30分鍾,它將變為普通的沙子。

斯石英可以在實驗室製造,但它們在自然界存在嗎?是的。然而它們隻出現在沙子被強烈擠壓的地方。

例如,在一些地方已經發現了斯石英,而且有證據顯示這些地區曾經受到巨大隕石的撞擊。撞擊所產生的巨大壓力形成斯石英。另外,在進行過核子彈爆炸實驗的場地也發現了斯石英,它是由膨脹火球的巨大壓力形成的。

似乎可以肯定地說,斯石英也應該出現在壓力極高的地殼深處。在這種情況下,它可通過火山噴發被攜帶到地表。然而,噴發溫度極高,岩石會被熔化,所任何由火山攜帶而來的斯石英都被轉化為普通的二氧化矽。事實上,在火山活動地區至今沒有發現過斯石英。

那麽,你可能會說在斯石英出現的地方肯定發生過撞擊,而且肯定沒有發生過火山活動。

亞裏桑那大學的J.F.麥克霍恩和幾位合作者研究了新墨西哥州拉頓地區的岩層。岩層的年齡為6500萬年,因此可以追溯到恐龍滅絕的年代。

他們在1989年3月1日宣布,利用測試固體物質中的原子排列的現代技術,即核磁共振和X光衍射,他們確實檢測到了在斯石英中存在的一種原子排列。

這種情況顯示,在6500萬年以前曾有一次巨大的撞擊並形成了數噸重的斯石英。這些斯石英在沉降之前曾被濺起到平流層中。那麽,造成恐龍滅絕的原因不是火山活動,而應該是撞擊。

​原文欣賞

阿西莫夫短文兩篇》恐龍無處不在

《阿西莫夫短文兩篇》《阿西莫夫短文兩篇》

不同科學領域之間是緊密相連的。在一個科學領域的新發現肯定會對其他領域產生影響。

例如,在1986年1月,阿根廷南極研究所宣布在詹姆斯羅斯島發現了一些化石骨骼。該島是稍微離開南極海岸的一小片冰凍陸地,非常靠近南極的南端。這些骨頭毫無疑問屬于鳥臀目恐龍。

在地球的其他大陸上也都發現有恐龍化石。這些古老的爬行動物在南極的出現,說明恐龍確實遍布于世界各地。

如果把這個發現與南極大陸聯系起來,這比僅考慮恐龍來說要重要得多。恐龍如何能在南極地區生存呢?恐龍實際上並不適應寒冷的氣候,現代的兩棲動物(青蛙和蟾蜍是人人皆知的現代兩棲動物)更不適應南極氣候。但1986年在南極確實發現了這種古老的兩棲動物的化石。

恐龍不可能在每一塊大陸上獨立生存,那麽它們是如何越過大洋到另一個大陸上去的呢?

這一問題的答案是:是大陸在漂移而不是恐龍自己在遷移。幾十年前,人們發現地殼是由一些緊密拼合在一起但又在緩慢運動的大板塊構成的。一些板塊被拉開,而另一些則擠壓在一起,一個板塊也許會緩慢地向另一板塊下面俯沖。"板塊構造"理論很快為地質界幾乎所有的問題提供了答案,如火山、地震、島嶼鏈、海洋深淵等等,這些在以前一直是不解之謎。

可以這樣比喻,板塊背上馱著許多大陸,當板塊向一個或另一個方向運動時,大陸也隨之一起運動。每隔一段時期,板塊會將所有的大陸匯聚在一起,地球此時僅由一個主要陸地構成,稱為"泛大陸"。當板塊繼續運動時,大陸又重新被分離開。

在四十多億年的地球發展史中,泛大陸形成和分裂過多次,最後一次完整的泛大陸大約是在2.25億年前形成的。這個泛大陸存在了數百萬年以後,又開始顯示出破裂的跡象。

早期恐龍在那時已經開始出現,並且有機會分散到泛大陸的各個地方。所有陸地似乎都處在熱帶和溫帶環境內,所以恐龍可以在泛大陸的不同地區舒適地生活。

大約在兩億年前,泛大陸分裂成四部分。北部就是現在的北美、歐洲和亞洲,南部是由現在的南美和非洲構成,最南部是現在的南極洲和澳大利亞,印度是剩餘的一小部分。

隨著時間的流逝,北美又與亞洲和歐洲分開,南美也與非洲相離。(如果看一張地圖,並假定把非洲和南美洲拼合在一起,你就會看到它們拼合得多麽天衣無縫。)印度向北移動,並且大約在5000萬年前與亞洲相碰撞,形成巨大的喜馬拉雅山脈。兩個陸塊在那裏聚合並緩慢地褶皺變形。南極和澳大利亞也已相互分離。

當大陸相互分離時,每一個大陸都攜帶著自己的恐龍而去。到6500萬年以前,由于這樣或那樣的原因,所有的恐龍都滅絕了,大陸也已完全分開。現在的每一個大陸都有自己的恐龍化石。

南極也有自己的恐龍、兩棲動物和其他在恐龍時代繁盛的植物和動物。然而,這些生物的命運比其他同類要悲慘得多,因為板塊把它們向南攜帶到了極地。大約經歷了一億年,氣候逐漸變冷,植物慢慢越來越稀少,動物的種類和數量也大量減少。氣候變得越來越寒冷,夏天短而且冷,最後成為冰天雪地。

位于南極中心部位的南極洲是全球的大冰櫃,地球上所有凍的十分之九都在南極冰蓋。那裏的冰有數英裏厚,覆蓋著豐富的化石。如果南極的冰雪層再薄一些的話,我們就可以找到它們。

因此,南極洲恐龍化石的發現,為支持地殼在進行緩慢但又不可抗拒的運動這一理論提供了另一個強有力的證據。

依據

小行星撞擊說的主要證據是:

1.在世界各地已研究過的白堊紀與第三紀交界的粘土層中,均發現銥的異常,銥的含量比地殼中的銥含量高幾十倍至幾百倍。銥在地殼上很少,而在小行星上卻很豐富。因此提出,界線上的含銥粘土層是小行星撞擊地球時揚起的塵埃快速回落形成的。

2.在界線粘土層中發現有撞擊作用成因的顯微玻璃球粒和沖擊石英存在。

3.在墨西哥尤卡坦半島發現一個巨大的隕石坑,在美國,西伯利亞也發現了隕石坑,它們的年齡約在6500萬年左右。1995年有報道說在印度發現一個更大的隕石坑,估計造成這一隕石坑的小天體直徑當不小于40公裏。

4.1995年有科學家在印度的克荷達地區的白堊紀與第三紀界線上,發現了一個巨大的恐龍墳墓,墓中無數不同種類的恐龍化石堆積在一起。推測這是在小天體撞擊地球時突然死亡的恐龍遺骸。

但近年有很多證據顯示,6500萬年前也許確實曾發生過小行星撞擊事件,但在小行星光臨之前恐龍已在大部分地區絕滅了。個別地區可能還有少量恐龍勉強活到了撞擊事件發生之後,但不久也絕滅了。小行星撞擊對于給最後一批絕滅的恐龍充其量算是雪上加霜而已。

5.地質學研究證明,在恐龍生存的年代地球的大陸隻有唯一一塊,即"泛古陸"。由于地殼變化,這塊大陸在侏羅紀發生的較大的分裂和漂移現象,最終導致環境和氣候的變化,恐龍因此而滅絕。

撞擊說的提出:

1912年由德國年輕的科學家魏格納提出。魏格納以科學家清醒的頭腦和敏銳的洞察力,通過觀察地圖上海洋兩側的陸地輪廓提出問題、引發思考。以後他又通過考察、研究,從古生物化石、地層構造、岩相的相似性和連續性特征中,找到大西洋兩岸陸地吻合的證據;進而推斷早在三億年前,地球上曾有一片廣闊而連續的水域--"泛大洋",其間包圍著一塊龐大的原始古陸--"泛大陸"。大約在2億年前,由于地球自轉產生的離心力和天體引潮力的長期作用。這塊聯合古陸開始出現裂縫,並漸漸分離漂移。比重輕的矽鋁層陸塊,像冰塊浮在水面上一樣,在較重的矽鎂層上漂移,經過漫長的地質年代逐漸形成今天人們所見到的海陸分布。

在當時,魏格納的大陸漂移說,被人們視為荒謬的奇談,他本人也遭到非難。為進一步尋找大陸漂移的證據,他隻身前往北極地區的格陵蘭島探險考察,不幸在50歲生日那天遇難。不過,值得告慰的是,魏格納之後,人們陸續發現了一些大陸漂移的新證據,大陸漂移說逐漸被人們接受。

板塊構造學說的誕生

大陸為什麽會在矽鎂層上漂移?人們帶著種種疑問,繼續進行著深入的研究,隨著古地磁學的新發現及海洋科學的新進展,一個嶄新的學說--板塊構造學說應運而生。

撞擊的影響

科學家估計,小行星的碰撞並不足以消滅地球上的生物,不過,碰撞所產生的一連串事件,如大量的火山爆發、海水水位上升、海水的氧氣減少及氣候急速改變,才導致大量生物死亡,地震的力量相等於芮氏震級十二級,是地球最強烈的地震的一百萬倍,火山噴射出來的灰塵和二氧化碳,將會產生溫室作用,令地球的氣溫上升,灰塵並且阻擋了日光,使植物不能產生光合作用,破壞地球的食物鏈。 從研究地球上的化石,科學家相信,在二億五千萬年以前,地球上很多生物在八千至十萬年間,迅速死亡;這次小行星與地球的碰撞,和六千五百萬年前的一次碰撞類似,碰撞發生在墨西哥東南部的猶加敦半島,這次碰撞令恐龍在地球消失。 目前,科學家們正在對一顆直徑為390米的小行星進行密切觀測。據悉,這顆于去年發現的小型天體有可能會與地球相撞。 專家們介紹說,這顆被命名為Apophis(埃及神話中的災難和破壞之神)現在正以非常高的速度接近地球。據美國國家航空航天局估算,Apophis將在2036年飛臨地球附近,如果發生相撞,其產生的威力將是二戰末期美軍在廣島投擲的核子彈當量的10萬倍。撞擊產生的沖擊波將直接影響數千平方公裏的區域,而地球表面的其它地區則會受到大量塵埃的污染。 科學家們強調稱,用于做出決定的時間已所剩無幾。他們不久前曾在倫敦舉行的近地天體會議上指出,現在必須著手研發相應的技術,以便在必要的時候改變Apophis小行星的運行軌跡。 有隕石專家認為,目前關註的並非Apophis是否會與地球相撞,而是這一撞擊何時會發生。許多較小的天體都會在穿越地球大氣層的過程中發生爆炸並且不會對地面產生影響。但是,地球平均每10萬年便會遭到一顆直徑1公裏以上的天體的撞擊,而遭到直徑超過6公裏的天體撞擊的幾率平均每1億年會出現一次。 Apophis自去年6月份被發現以來便受到科學家們越來越多地關註。最初天文學家們曾認為,Apophis可能會在2029年與地球相撞。不過,進一步的觀測顯示,早先撞擊的時間計算有誤,但撞擊發生的概率卻要比原先估計的高。 盡管現在距離撞擊可能發生的時間還有20餘年,但"太空守衛"基金會主席安德烈·卡魯茲表示,政府必須現在就做出決定,這樣科學家們才有足夠的時間來製定方案以預防撞擊的發生。據測算,Apophis與地球相撞的概率約為1:37。 英國貝爾法斯特皇家大學的天文學家阿蘭·費茨蒙斯表示:"當Apophis在2029年4月13日到達近地點時,地球的引力會改變其飛行軌道。這樣以來,當它在2036年再次飛臨地球時便有可能發生相撞的災難。" 目前,歐洲空間局下屬的先進概念研究小組正在領導研製新型衛星和火箭,以便將那些對地球有威脅的小行星推往其它"安全"的軌道。 據專家們介紹,明年春季還將再出現一次觀測Apophis的良機,借助大功率的雷達,天文學家們將能夠更為精確地計算出小行星的運行軌道。 如果在明年的觀測中還無法排除Apophis在2036年與地球相撞的可能性,那麽天文學家們將不得不等到2013年才能進行下一次觀測。但NASA認為,必須在明年觀測過程中做出有關應對Apophis的決定。 阿蘭·費茨蒙斯指出:"我們可以在2013年決定繼續實施避免小行星撞擊的工作,但相關的計畫必須在此之前就製定完畢。"天文學家們要等到2029年才能確定Apophis是否會與地球相撞。如果到時證明科學家們的預測確實會發生,那麽人類將沒有足夠的時間來避免Apophis撞擊地球。 天文學會的專家認為,近幾年不時有小行星威脅地球的報道,這絕不表明目前地球受到的危險增加了,相反說明人類已逐步掌握了小行星的運行規律和行蹤。小行星能撞上地球的概率實際上是很小的,拿直徑2公裏以上的小行星與地球相撞的概率來說,大約是50萬年左右才有可能發生一次。即使將來某個時候有跡象表明小行星有撞擊地球的可能,人類也完全可以提前採取措施及時地將它"解決掉"。比如發射飛行器、飛彈等撞擊、炸毀飛行天體等措施來解決"滅頂之災"。 美籍華裔太空人盧傑及另一名美國太空人想出新方法,阻止小行星撞地球,就是發射一艘核動力太空船並指揮它于小行星旁盤旋,發揮"引力拖船"的作用,以引力改變小行星的行進軌道。 美國太空總署的太空人盧傑與洛夫在新一期《自然》科學雜志中表示,即使一顆直徑約200公尺的"細小"小行星撞向地球,也會造成"廣泛損毀"及人命傷亡。很多科學家已著手研究把一艘太空船與可能構成威脅的小行星聯系起來的方法,希望藉此改變小行星的行進方向。 雖然美國太空總署的"深度撞擊"探測器早前成功撞向彗星,但盧傑與洛夫認為,由于小行星的結構大都是粗糙而不堅實,加上大多數的小行星都會旋轉,故很難準確地將太空船與小行星相撞。 該兩名太空人想出的,讓太空船在沒有實際接觸的情況下,利用引力作為"無形"拖曳工具的方法,相信優點更多。他們建議,如果宇宙間出現威脅地球安全的物體時,可派出一艘核動力太空船,扮演"引力拖船"的角色,在小行星旁盤旋,以引力慢慢地改變該物體的軌道。 盧傑說,此構思最明顯的好處是"非常簡單"。由于動力在太空中不會散失,故隻要有足夠時間,微小的推力已可令物體的軌道出現重大轉變。"引力拖船"可以是一支火箭,能于小行星表面徘徊,依賴微小的引力就能改變小行星的軌道。"引力拖船"的推動器會被調校至向外,避免朝向小行星表面,以免影響拖引力。 太空人計算出一艘重20噸的"引力拖船"可于約一年內改變一顆200公尺直徑小行星的軌道。這種方法將令原本對地球構成威脅的小行星,于10年或20年後確保不會撞向地球。 據估計目前在太空中有約1000顆寬逾1公裏的小行星可能對地球構成威脅。美國太空總署的小行星監察計畫希望于2008年底以前,找出90%的這類有威脅小行星。 科學家公布了五大攔截方案: 方案一:用核彈炸毀小行星 據我國國家天文台的李競研究員介紹,科學界目前"攔截"小行星的構想方案大體可以分為兩種,一種是將其炸毀,破壞掉;另一種則是改變它的運行軌道。 對于第一種解決辦法,有的科學家提出了一個大膽構想:利用核飛彈攻擊向地球襲來的物體--就如同好萊塢影星布魯斯·威利斯在《哈米吉多頓》電影中採用的方法一樣,如發射一個火箭、一個飛彈,把它炸掉。 "炸毀"的辦法在理論上講是可以的,但是,李競研究員介紹說,在炸毀之前首先要對將要撞向地球的小天體的本源進行研究,看它的組成元素是鐵質的還是矽質的,如果是矽質的,因為它質地比較松散,就可以利用飛彈或者其他的核裝置進行攻擊將其炸毀,但是如果是鐵質的,是一個堅硬的"鐵疙瘩",就要採取改變軌道的辦法。 弱點與質疑:"炸毀"這種方法存在明顯的缺點,因為,核爆炸的後果難以預料。李競研究員說,"弄不好,炸掉的碎片會向地球散落,人們將對它們失去控製,使人類更深受其害。" 在使用核武器方面還存在一些問題。因為地球上所有積累起來的核武器隻夠用來炸毀一個直徑9公裏的小行星,而且還得準確地擊中小行星的中心才行。 中科院北京天文台研究員朱進也認為,由于人類還沒有掌握向外空直接發射武器的能力,這種方法不一定有效。當小行星很遙遠時,人們無法觀測到它的物質屬性;而對于一些松散結構的星體,爆炸所起到的作用很有限。 方案二:用機械力改變軌道 更多的科學家在考慮改變小行星運行軌跡的方法。李競研究員介紹說,第一種改變小行星軌道的方法,就是發射人造天體,將其發射到太空後,把它調整到和小天體(或稱小行星)平行,並使兩者的相對速度為零,即人造小天體的運行速度等于小行星的運行速度,然後用機械推它一下,它就會改變軌道。 弱點與質疑:李競研究員認為,這是比較穩妥的辦法,但是要經過不斷的、充分的試驗,不能有任何誤差存在,難度比較大。如果第一次沒有推成功,還要發射飛行器對它進行跟蹤,再在合適的時候推它,改變它的軌道。 方案三:改變顏色以改變軌道 第二種改變軌道的方法是改變小行星的表面顏色。李競研究員說,如果原來小行星是灰的,可以將它變成純黑,物體的顏色可決定吸收熱量的多少。"這樣可以改變它的反照率,顏色改變後它的吸熱情況就會有所改變,黑色可以降低反照率提高吸熱率,從而提高整個行星自身的溫度,對它的運行軌道產生影響;也可以把它變成白的,使它變冷,效果是一樣的。 弱點與質疑:改變小行星顏色可以改變它的軌道。但前提是,需要大把時間積累推力,而且還需要深入研究並隨時監控對小行星軌道的實際影響,否則,抵御小行星撞擊的方法也可能導致它更直接地撞向地球。 另外,因為對地球能夠產生威脅的行星的直徑都在一公裏以上,整個工程也將是極其浩大的,而以筆者愚鈍眼光看,人類顯然沒有時間從小行星身上提煉到足夠改變小行星彩色的塗料,那麽多的油漆塗料,怎樣運到小行星上,要派多少人去完成這麽偉大的刷漆任務?據報道,美國太空梭每公斤有效載荷入軌費約1萬美元。直徑為一公裏的小行星大約需要油漆523噸。就算不計買油漆的費用,要把這些油漆運上太空所需的運費大約將近52.4億美元。 方案四:用爆炸法改變軌道 用爆炸的方法也可以實現小行星軌道的改變。對于組成元素是鐵質的、結構結實的行星,李競研究員認為,可以利用飛彈或是核裝置對其進行攻擊,理想的狀態是將它炸成一分為二的兩部分,這樣質量就發生了變化,"不再是原來的質量了,軌道也就跟著變了"。 弱點與質疑:目前這些理論上的探討,都是在理想狀態下才能進行的,實際中不能有一點點的誤差存在,難度之高可以想象。 方案五:給小行星安"太陽帆" 這種方案要在小行星體表面上安裝一台大型火箭發動機,或者一個"太陽帆",把行星從地球的軌道上推開。發動機將被一個常規火箭傳送到小行星上;然後,發動機自己固定在小行星上,開動發動機,把小行星推離它原來的運行軌道,從而使它錯過與地球相撞的機會。 另外一個選擇就是把一個"太陽帆"附著在小行星上,而不是發動機。利用常規火箭把這個帆傳送到小行星上,並把它植根于小行星體的表面。這個帆一旦附著在小行星表面上,它就能夠吸收由太陽放射出的光子,從而像風吹動一條船上的帆一樣,把小行星推離原來的軌道。 微型衛星還可以用來登入向地球沖來的近地球物體,查看近地球物體上面的物質、形狀、大小及合成物。研究人員稱,這些信息對于把任何沖向地球來的近地球物體推離軌道是至關重要的。 弱點與質疑:整體上這些技術在理論上雖然都是成立的,但是此種技術的實際可行性仍需進一步的實驗研究。 所有的方案都隻是構想 李競研究員認為,以人類現有的技術和手段,阻止小行星撞擊地球的預警期需要50年。在這個足夠長的時間裏,人們要進行不斷的研究實驗使技術逐步完善成熟。"從理論上講,人類已有防止小行星撞擊地球的手段,但是,還沒有做過這方面的試驗。雖然說美國、俄羅斯掌握了這方面的技術,這些技術也是可行的,但是畢竟還沒有試驗,沒有真正實施過。說說很容易,實際套用沒準兒會出現問題,所以還是需要一段時間,讓技術逐漸成熟。" 科學家們認為,小行星的飛行速度可能會超過目前人類現有的飛行器速度。當它不是迎面撞來而是同向靠近時,人類發射的飛行器短期內是追不上它的。所以,人類隻能早早地發現它們,並將飛行器發射到外空"等候",然後再想辦法將它推偏軌道。這一"戰場"離地球越遠,人類就越安全。所以監測是第一位的,預警時間越長也就越有利。 關于我國的監測小行星工作,李競研究員告訴時訊記者,我國在河北興隆縣的天文監測點一度在全球很有影響力,但近幾年各國普遍加強了這方面的研究,我們已經顯得落後了。

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