那么，“小行星撞地球致恐龍滅絕”的假說是怎么提出來的？目前又有哪些新的發(fā)現(xiàn)？

1 恐龍滅絕的元兇

在19世紀(jì)的早期，古生物學(xué)家根據(jù)化石確認(rèn)了恐龍的存在，但也只是認(rèn)為這一類生物也像其他滅絕的物種一樣，是逐漸消失的。但是，到了20世紀(jì)，隨著發(fā)現(xiàn)的化石越來越多，科學(xué)家開始覺察到，恐龍居然是突然消失的，而且消失得很徹底，這讓他們非常不解。

剛開始，科學(xué)家認(rèn)為是恐龍的演化出了問題，比如體型越來越大，這讓它們不能很好地適應(yīng)變化的氣候而滅絕。有昆蟲學(xué)家提出，一段時(shí)間內(nèi)地球上出現(xiàn)了大量的毛毛蟲，它們吃掉了恐龍賴以生存的植物，所以恐龍被餓死了。也有一種災(zāi)變說，認(rèn)為一顆超新星爆炸，發(fā)出大量射線使恐龍滅絕。種種假說，眾說紛紜，都不能很好地解釋恐龍滅絕的原因，直到阿爾瓦雷斯父子提出撞擊假說。

小行星撞擊理論是由美國地質(zhì)學(xué)家瓦爾特·阿爾瓦雷斯和他的父親路易斯·阿爾瓦雷斯共同提出的，路易斯是一名粒子物理學(xué)家，曾獲得1968年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

1977年，瓦爾特開始在加州大學(xué)伯克利分校工作，著手研究白堊紀(jì)末期的生物大滅絕事件。為此，他來到意大利位于羅馬和佛羅倫薩之間的一個(gè)小鎮(zhèn)，那里裸露的灰?guī)r（即石灰?guī)r）完整地記錄了這次生物大滅絕的過程。在這里，瓦爾特發(fā)現(xiàn)灰?guī)r中夾有一層紅色的黏土層，恰好分割了白堊紀(jì)和隨后的古近紀(jì)的地層。在這層黏土沉積物之下的白堊紀(jì)灰?guī)r里，有豐富的有孔蟲化石，而在其上古近紀(jì)的灰?guī)r中，有孔蟲幾乎消失了。

瓦爾特采樣回來后，他的父親路易斯也見到了這批樣品。這次，作為物理學(xué)家的路易斯突發(fā)奇想，打算研究一下有孔蟲從衰退到恢復(fù)需要多長時(shí)間。所以，他把一部分樣品交給了同樣在伯克利工作的兩位核化學(xué)家弗蘭克·阿薩羅和海倫·米歇爾，他們發(fā)明了一項(xiàng)名為中子活化分析的技術(shù)，可以準(zhǔn)確地測定極低濃度的元素含量。讓他們吃驚的是，這層黏土層中銥元素的含量是周圍灰?guī)r的600倍。銥是一種銀白色的金屬，類似于鉑，它在地殼內(nèi)的濃度非常低，但是在一些地外星體，如小行星中，含量卻很高。銥異常，是小行星撞擊理論的關(guān)鍵證據(jù)。據(jù)此，阿爾瓦雷斯父子在1980年正式提出，恐龍的滅絕可能是由小行星撞擊導(dǎo)致的，黏土層中過量的銥是由小行星帶來的。隨后，科學(xué)家在全球范圍內(nèi)多個(gè)地方同一時(shí)期的地層中都發(fā)現(xiàn)了類似的銥異常，從而印證了這個(gè)假說。

2 尋找撞擊坑

阿爾瓦雷斯父子及其同事提出的大撞擊理論引起了很大的轟動，但也伴隨著強(qiáng)烈的質(zhì)疑。

根據(jù)他們的計(jì)算，這顆撞擊地球的小行星直徑大約有10公里，它應(yīng)該在地球上留下痕跡，也就是撞擊坑，且直徑約為150-200公里。那么這個(gè)撞擊坑在哪里呢？要找到它，才能證明這個(gè)假說。

很快，科學(xué)家就開始著手在全世界尋找環(huán)狀構(gòu)造，也就是疑似撞擊坑的地方。剛開始的時(shí)候，科學(xué)家有點(diǎn)盲目，甚至有點(diǎn)悲觀。因?yàn)檫@次撞擊事件距今已經(jīng)6500萬年了，從那時(shí)起，地表的面貌發(fā)生了巨大的變化，大約有20%的地表形態(tài)（包括海洋和陸地）在各種地質(zhì)過程中已經(jīng)永久消失了。如果這次撞擊恰好發(fā)生在消失的地方，那么人們將永遠(yuǎn)找不到撞擊坑了。但是，他們并沒有放棄。

科學(xué)家們從幾個(gè)不同的角度尋找這個(gè)撞擊坑。一個(gè)是高壓沖擊形成的礦物。小行星從太空而來，速度很快，如果撞到地球上必將產(chǎn)生很大的壓力，就會改變礦物的結(jié)構(gòu)，變成地表不常見的高壓態(tài)。比如，受到撞擊時(shí)，石英就會變成更為致密的斯石英，這也是高壓沖擊的指示礦物。在1984年，科學(xué)家就開始在白堊紀(jì)末的沉積層中尋找斯石英，發(fā)現(xiàn)距離美國西南部某地區(qū)越近，斯石英的顆粒越大，這可能暗示了撞擊坑就在附近。另外一個(gè)證據(jù)是撞擊的濺射物。大撞擊的瞬間，會從中心向外濺射大量的碎屑物，大致以撞擊中心為同心圓向外散落，離中心越近，濺射物沉積厚度越大，越遠(yuǎn)厚度越小?？茖W(xué)家的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，北美的濺射物沉積厚度從北向南逐漸增加，在加勒比海的海地等地區(qū)，濺射物的厚度是美國和加拿大的25倍以上。這也意味著撞擊中心就在北美的南部。第三個(gè)線索來自于地球物理的調(diào)查。對墨西哥灣地區(qū)的重力和地磁調(diào)查顯示，這里存在一個(gè)環(huán)形的構(gòu)造，其直徑大約為200公里，和理論預(yù)測相符。

終于，在1991年，幾名來自美國的地質(zhì)學(xué)家宣布，位于墨西哥尤卡坦半島的?？颂K魯伯撞擊坑就是那次滅絕恐龍的撞擊事件發(fā)生的地方。

3 撞擊帶來的巨大災(zāi)變

在確定了撞擊中心以后，科學(xué)家又進(jìn)行了大量更細(xì)致的調(diào)查研究工作，對大撞擊細(xì)節(jié)的認(rèn)識也越來越精確。在2016年，地質(zhì)學(xué)家在撞擊坑上打了一口鉆，得到了約130米的巖芯，就是這些巖芯向我們講述了大撞擊后的一天內(nèi)，撞擊坑內(nèi)的變化。這項(xiàng)研究成果最近發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》上。

研究認(rèn)為，開始的時(shí)候，一顆直徑約10公里的小行星向地球飛來，速度可達(dá)每秒20公里。隨著離地球越來越近，它的亮度越來越高，甚至超過太陽，像一個(gè)火球。它很快撞到了墨西哥尤卡坦半島的淺水里，在不到一分鐘的時(shí)間里，就撞出了一個(gè)直徑約200公里的大坑，深度有十幾公里；大量氣化或熔融的物質(zhì)、固體巖石等被以極快的速度拋射出去，也包括這顆飛來的小行星，此刻它應(yīng)該已經(jīng)解體了。

隨后，3分鐘內(nèi)，撞擊坑的中心快速隆起，再塌陷下去，最大深度可能達(dá)到3公里。在半個(gè)小時(shí)后，周圍的海水重新灌進(jìn)來，誘發(fā)海嘯。大約一小時(shí)，海水重新填滿撞擊坑，之后因?yàn)楹Ｋ恼鹗?，發(fā)生多起海嘯，可能持續(xù)了一天的時(shí)間。另外，在巖芯里面發(fā)現(xiàn)大量的木炭，這說明大撞擊在陸地上誘發(fā)了大火。

以上是地質(zhì)學(xué)家根據(jù)巖芯記錄推測的一天之內(nèi)撞擊坑內(nèi)的變化。我們也可以結(jié)合其他地方的地層記錄，推測這次撞擊之后地球的變化。

在小行星撞擊的瞬間，會造成巨大的地震，地震波將在一個(gè)小時(shí)內(nèi)傳到地球每一個(gè)角落，效果可能相當(dāng)于過去160年內(nèi)地球上發(fā)生的地震在瞬間同時(shí)爆發(fā)。小行星帶來的大風(fēng)速度可達(dá)將近每小時(shí)1000公里，伴隨著巨大的響聲，所到之處一片狼藉。而撞擊形成的濺射物，將會以極高的速度向外拋射，在距離撞擊中心500-1000公里的范圍內(nèi)，濺射沉積物厚度仍在數(shù)厘米到數(shù)米之間。而高速運(yùn)動的巖塊溫度很高，會引燃森林，造成更大的危害?？梢哉f，在上千公里的范圍內(nèi)，大部分生物會在數(shù)小時(shí)內(nèi)死亡。而更細(xì)小的顆粒，飄得更遠(yuǎn)，在接下來的數(shù)月至數(shù)年內(nèi)，將會沉積到世界各地，形成一個(gè)全球規(guī)模的黏土層，記錄著這次大撞擊事件的信息，在6500萬年以后告訴人類地球上曾經(jīng)發(fā)生的故事。

更恐怖的事情還在后面。撞擊區(qū)的原始地層主要是灰?guī)r和石膏等，撞擊的高溫使灰?guī)r和石膏分解成為數(shù)千億噸的二氧化碳和硫，釋放到大氣中。硫化物混在揚(yáng)起的沙塵中，會更有效地遮蔽太陽光，且讓大氣酸化，導(dǎo)致地球降溫達(dá)20℃，光合作用近于停滯，動植物大都處于饑餓狀態(tài)，也許這才是這次大滅絕的主要原因，而不是撞擊。而沙塵沉下之后，大氣中高濃度的二氧化碳造成了長期的溫室效應(yīng)，使地球溫度飆升。以上多種原因，致使地球上75%的物種滅絕，其中就包括恐龍。

學(xué)術(shù)爭議

小行星撞擊之前恐龍就衰落了嗎

現(xiàn)在，小行星撞擊導(dǎo)致恐龍滅絕這一觀點(diǎn)已經(jīng)獲得了廣泛的認(rèn)可，但撞擊事件到底對滅絕有多大的作用仍存在爭議。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，在小行星撞擊之前的四千萬年前，恐龍已經(jīng)在衰落了，恐龍的種類越來越少。造成恐龍衰落的原因有很多，比如火山噴發(fā)（同一時(shí)期，位于印度德干高原的火山在約100萬年內(nèi)噴出5萬多平方公里、2公里厚的火山巖），海平面震蕩，超大陸裂解等。多方面的原因破壞了原來的生態(tài)系統(tǒng)，恐龍逐漸衰落。而外來的小行星只是最后的一擊。

但另外一種觀點(diǎn)認(rèn)為，恐龍直到滅絕的最后一刻都是非常繁盛的，根本不存在衰落的問題，大撞擊是唯一的原因。之所以得出恐龍衰落的結(jié)論，是因?yàn)榛涗洸煌暾?，很多化石沒有保存下來。而且直到最后，仍有恐龍的新物種源源不斷地出現(xiàn)，恐龍家族依舊繁盛。而德干高原的火山噴發(fā)，主要是在大撞擊之后，對恐龍滅絕沒有貢獻(xiàn)。