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恐龙灭绝是因为小行星撞击造成的吗

更新:2019-12-09 10:21:42关注

1980年在一个科学讨论会上,美国地质学家阿尔瓦雷茨等人根据他们的研究成果,形象生动地宣讲了一段发生在距今6500万年前的惊心动魄的故事:一个阳光灿烂的下午,烈日照耀下的热带灌木林中,许多不同种类和形态的恐龙平静地像往常一样或在湖边漫步,或在水中觅食;在森林的边缘,一只刚刚孵完卵的鸭嘴龙正在蛋巢边来回踱步;在一片开阔的原野上,一只霸王龙正准备扑向一只巨大的三角龙……

突然,一声从来没有听到过的巨响打破了这个宁静的世界。一个直径几公里大的流星猛烈地撞到地球上。这一撞可不得了,相当于几万个原子弹威力的爆炸在顷刻间发生。这是一颗不期而至的小行星,与地球碰撞后产生的撞击力可达1015吨TNT炸药爆炸所产生的能量。卷着尘埃的一个巨大的蘑菇云迅速升起,直冲天空,而后弥散开来,最后把整个地球都笼罩在里面。很快,恐龙就彼此看不见了,因为黑云遮天蔽日,白天也没有了阳光。这种恐怖的状况持续了一两年。植物的光合作用中断了,因而大量枯萎、死亡。吃植物的素食恐龙因此相继死去。以后,吃肉的恐龙也由于失去了食物而灭绝了。

这段故事是小行星小行星撞击地球造成恐龙大绝灭学说的精华。后来不断地被许多科学家给予支持。有些科学家甚至认为地球在这个时期不仅经历了一次较大的行星撞击,而且还接连受到了许多次小一些、但是依然严重威胁生命的小行星撞击,其中可以证实的在加勒比海和美国的衣阿华州发现的行星撞击的痕迹。

这一假说的证据还来自于在世界各地发现的6500万年前的沉积物中存在的一种氨基酸。这种氨基酸含有大量的铱元素,大量地存在于某些天体里,在地球上却根本不应该存在。这层富含铱元素的地层在北美洲、欧洲和澳大利亚的许多地区都被先后发现,在我国西藏的冈巴地区几年前也发现了这层含铱层。

有的科学家认为,这次爆炸使所有恐龙都灭绝了。但是也有一些科学家认为,只有70%的恐龙在当时灭绝,其它的一些恐龙种类则勉强地躲过了劫难,可是在随后的几百万年里又逐渐绝灭了。这后一种说法并不是没有道理,因为在6500万年前的这次事件以后形成的地层里,仍有一些恐龙骨骼被发现。例如,美国新墨西哥洲6000万年前上下的地层中就曾经发现了恐龙的残骸。在阿拉斯加新生代的冻土带里,也发现过三角龙的化石。这些现象似乎说明,在这次小行星撞击地球引起的大爆炸以后,仍然有一些恐龙挣扎着生活了几百万年的时间,最后才因为不适应新的气候和新的环境而最终相继灭绝。

小行星撞击说的主要证据是:

1.在世界各地已研究过的白垩纪与第三纪交界的粘土层中,均发现铱的异常,铱的含量比地壳中的铱含量高几十倍至几百倍。铱在地壳上很少,而在小行星上却很丰富。因此提出,界线上的含铱粘土层是小行星撞击地球时扬起的尘埃快速回落形成的。

2.在界线粘土层中发现有撞击作用成因的显微玻璃球粒和冲击石英存在。

3.在墨西哥尤卡坦半岛发现一个巨大的陨石坑,在美国,西伯利亚也发现了陨石坑,它们的年龄约在6500万年左右。1995年有报道说在印度发现一个更大的陨石坑,估计造成这一陨石坑的小天体直径当不小于40公里。

4.1995年有科学家在印度的克荷达地区的白垩纪与第三纪界线上,发现了一个巨大的恐龙坟墓,墓中无数不同种类的恐龙化石堆积在一起。推测这是在小天体撞击地球时突然死亡的恐龙遗骸。

但近年有很多证据显示,6500万年前也许确实曾发生过小行星撞击事件,但在小行星光临之前恐龙已在大部分地区绝灭了。个别地区可能还有少量恐龙勉强活到了撞击事件发生之后,但不久也绝灭了。小行星撞击对于给最后一批绝灭的恐龙充其量算是雪上加霜而已。

5.地质学研究证明,在恐龙生存的年代地球的大陆只有唯一一块,即“泛古陆”。由于地壳变化,这块大陆在侏罗纪发生的较大的分裂和漂移现象,最终导致环境和气候的变化,恐龙因此而灭绝。

撞击说的提出:

1912年由德国年轻的科学家魏格纳提出。魏格纳以科学家清醒的头脑和敏锐的洞察力,通过观察地图上海洋两侧的陆地轮廓提出问题、引发思考。以后他又通过考察、研究,从古生物化石、地层构造、岩相的相似性和连续性特征中,找到大西洋两岸陆地吻合的证据;进而推断早在三亿年前,地球上曾有一片广阔而连续的水域——“泛大洋”,其间包围着一块庞大的原始古陆——“泛大陆”。大约在2亿年前,由于地球自转产生的离心力和天体引潮力的长期作用。这块联合古陆开始出现裂缝,并渐渐分离漂移。比重轻的硅铝层陆块,像冰块浮在水面上一样,在较重的硅镁层上漂移,经过漫长的地质年代逐渐形成今天人们所见到的海陆分布。

在当时,魏格纳的大陆漂移说,被人们视为荒谬的奇谈,他本人也遭到非难。为进一步寻找大陆漂移的证据,他只身前往北极地区的格陵兰岛探险考察,不幸在50岁生日那天遇难。不过,值得告慰的是,魏格纳之后,人们陆续发现了一些大陆漂移的新证据,大陆漂移说逐渐被人们接受。

板块构造学说的诞生

大陆为什么会在硅镁层上漂移?人们带着种种疑问,继续进行着深入的研究,随着古地磁学的新发现及海洋科学的新进展,一个崭新的学说——板块构造学说应运而生。

小行星撞击对地球的影响

科学家估计,小行星的碰撞并不足以消灭地球上的生物,不过,碰撞所产生的一连串事件,如大量的火山爆发、海水水位上升、海水的氧气减少及气候急速改变,才导致大量生物死亡,地震的力量相等於芮氏震级十二级,是地球最强烈的地震的一百万倍,火山喷射出来的灰尘和二氧化碳,将会产生温室作用,令地球的气温上升,灰尘并且阻挡了日光,使植物不能产生光合作用,破坏地球的食物链。

从研究地球上的化石,科学家相信,在二亿五千万年以前,地球上很多生物在八千至十万年间,迅速死亡;这次小行星与地球的碰撞,和六千五百万年前的一次碰撞类似,碰撞发生在墨西哥东南部的犹加敦半岛,这次碰撞令恐龙在地球消失。

目前,科学家们正在对一颗直径为390米的小行星进行密切观测。据悉,这颗于去年发现的小型天体有可能会与地球相撞。

专家们介绍说,这颗被命名为Apophis(埃及神话中的灾难和破坏之神)现在正以非常高的速度接近地球。据美国国家航空航天局估算,Apophis将在2036年飞临地球附近,如果发生相撞,其产生的威力将是二战末期美军在广岛投掷的原子弹当量的10万倍。撞击产生的冲击波将直接影响数千平方公里的区域,而地球表面的其它地区则会受到大量尘埃的污染。

科学家们强调称,用于做出决定的时间已所剩无几。他们不久前曾在伦敦举行的近地天体会议上指出,现在必须着手研发相应的技术,以便在必要的时候改变Apophis小行星的运行轨迹。

有陨石专家认为,目前关注的并非Apophis是否会与地球相撞,而是这一撞击何时会发生。许多较小的天体都会在穿越地球大气层的过程中发生爆炸并且不会对地面产生影响。但是,地球平均每10万年便会遭到一颗直径1公里以上的天体的撞击,而遭到直径超过6公里的天体撞击的几率平均每1亿年会出现一次。

Apophis自去年6月份被发现以来便受到科学家们越来越多地关注。最初天文学家们曾认为,Apophis可能会在2029年与地球相撞。不过,进一步的观测显示,早先撞击的时间计算有误,但撞击发生的概率却要比原先估计的高。

尽管现在距离撞击可能发生的时间还有20余年,但“太空守卫”基金会主席安德烈·卡鲁兹表示,政府必须现在就做出决定,这样科学家们才有足够的时间来制定方案以预防撞击的发生。据测算,Apophis与地球相撞的概率约为1:37。

英国贝尔法斯特皇家大学的天文学家阿兰·费茨蒙斯表示:“当Apophis在2029年4月13日到达近地点时,地球的引力会改变其飞行轨道。这样以来,当它在2036年再次飞临地球时便有可能发生相撞的灾难。”

目前,欧洲空间局下属的先进概念研究小组正在领导研制新型卫星和火箭,以便将那些对地球有威胁的小行星推往其它“安全”的轨道。

据专家们介绍,明年春季还将再出现一次观测Apophis的良机,借助大功率的雷达,天文学家们将能够更为精确地计算出小行星的运行轨道。

如果在明年的观测中还无法排除Apophis在2036年与地球相撞的可能性,那么天文学家们将不得不等到2013年才能进行下一次观测。但NASA认为,必须在明年观测过程中做出有关应对Apophis的决定。

阿兰·费茨蒙斯指出:“我们可以在2013年决定继续实施避免小行星撞击的工作,但相关的计划必须在此之前就制定完毕。”天文学家们要等到2029年才能确定Apophis是否会与地球相撞。如果到时证明科学家们的预测确实会发生,那么人类将没有足够的时间来避免Apophis撞击地球。

天文学会的专家认为,近几年不时有小行星威胁地球的报道,这绝不表明目前地球受到的危险增加了,相反说明人类已逐步掌握了小行星的运行规律和行踪。小行星能撞上地球的概率实际上是很小的,拿直径2公里以上的小行星与地球相撞的概率来说,大约是50万年左右才有可能发生一次。即使将来某个时候有迹象表明小行星有撞击地球的可能,人类也完全可以提前采取措施及时地将它“解决掉”。比如发射飞行器、导弹等撞击、炸毁飞行天体等措施来解决“灭顶之灾”。

美籍华裔太空人卢杰及另一名美国太空人想出新方法,阻止小行星撞地球,就是发射一艘核动力太空船并指挥它于小行星旁盘旋,发挥“引力拖船”的作用,以引力改变小行星的行进轨道。

美国太空总署的太空人卢杰与洛夫在新一期《自然》科学杂志中表示,即使一颗直径约200公尺的“细小”小行星撞向地球,也会造成“广泛损毁”及人命伤亡。很多科学家已着手研究把一艘太空船与可能构成威胁的小行星联系起来的方法,希望藉此改变小行星的行进方向。

虽然美国太空总署的“深度撞击”探测器早前成功撞向彗星,但卢杰与洛夫认为,由于小行星的结构大都是粗糙而不坚实,加上大多数的小行星都会旋转,故很难准确地将太空船与小行星相撞。

该两名太空人想出的,让太空船在没有实际接触的情况下,利用引力作为“无形”拖曳工具的方法,相信优点更多。他们建议,如果宇宙间出现威胁地球安全的物体时,可派出一艘核动力太空船,扮演“引力拖船”的角色,在小行星旁盘旋,以引力慢慢地改变该物体的轨道。

卢杰说,此构思最明显的好处是“非常简单”。由于动力在太空中不会散失,故只要有足够时间,微小的推力已可令物体的轨道出现重大转变。“引力拖船”可以是一支火箭,能于小行星表面徘徊,依赖微小的引力就能改变小行星的轨道。“引力拖船”的推动器会被调校至向外,避免朝向小行星表面,以免影响拖引力。

太空人计算出一艘重20吨的“引力拖船”可于约一年内改变一颗200公尺直径小行星的轨道。这种方法将令原本对地球构成威胁的小行星,于10年或20年后确保不会撞向地球。

据估计目前在太空中有约1000颗宽逾1公里的小行星可能对地球构成威胁。美国太空总署的小行星监察计划希望于2008年底以前,找出90%的这类有威胁小行星。

科学家公布了五大拦截方案:

方案一:用核弹炸毁小行星

据我国国家天文台的李竞研究员介绍,科学界目前“拦截”小行星的设想方案大体可以分为两种,一种是将其炸毁,破坏掉;另一种则是改变它的运行轨道。

对于第一种解决办法,有的科学家提出了一个大胆设想:利用核导弹攻击向地球袭来的物体——就如同好莱坞影星布鲁斯·威利斯在《哈米吉多顿》电影中采用的方法一样,如发射一个火箭、一个导弹,把它炸掉。

“炸毁”的办法在理论上讲是可以的,但是,李竞研究员介绍说,在炸毁之前首先要对将要撞向地球的小天体的本源进行研究,看它的组成元素是铁质的还是硅质的,如果是硅质的,因为它质地比较松散,就可以利用导弹或者其他的核装置进行攻击将其炸毁,但是如果是铁质的,是一个坚硬的“铁疙瘩”,就要采取改变轨道的办法。

弱点与质疑:“炸毁”这种方法存在明显的缺点,因为,核爆炸的后果难以预料。李竞研究员说,“弄不好,炸掉的碎片会向地球散落,人们将对它们失去控制,使人类更深受其害。”

在使用核武器方面还存在一些问题。因为地球上所有积累起来的核武器只够用来炸毁一个直径9公里的小行星,而且还得准确地击中小行星的中心才行。

中科院北京天文台研究员朱进也认为,由于人类还没有掌握向外空直接发射武器的能力,这种方法不一定有效。当小行星很遥远时,人们无法观测到它的物质属性;而对于一些松散结构的星体,爆炸所起到的作用很有限。

方案二:用机械力改变轨道

更多的科学家在考虑改变小行星运行轨迹的方法。李竞研究员介绍说,第一种改变小行星轨道的方法,就是发射人造天体,将其发射到太空后,把它调整到和小天体(或称小行星)平行,并使两者的相对速度为零,即人造小天体的运行速度等于小行星的运行速度,然后用机械推它一下,它就会改变轨道。

弱点与质疑:李竞研究员认为,这是比较稳妥的办法,但是要经过不断的、充分的试验,不能有任何误差存在,难度比较大。如果第一次没有推成功,还要发射飞行器对它进行跟踪,再在合适的时候推它,改变它的轨道。

方案三:改变颜色以改变轨道

第二种改变轨道的方法是改变小行星的表面颜色。李竞研究员说,如果原来小行星是灰的,可以将它变成纯黑,物体的颜色可决定吸收热量的多少。“这样可以改变它的反照率,颜色改变后它的吸热情况就会有所改变,黑色可以降低反照率提高吸热率,从而提高整个行星自身的温度,对它的运行轨道产生影响;也可以把它变成白的,使它变冷,效果是一样的。

弱点与质疑:改变小行星颜色可以改变它的轨道。但前提是,需要大把时间积累推力,而且还需要深入研究并随时监控对小行星轨道的实际影响,否则,抵御小行星撞击的方法也可能导致它更直接地撞向地球。

另外,因为对地球能够产生威胁的行星的直径都在一公里以上,整个工程也将是极其浩大的,而以笔者愚钝眼光看,人类显然没有时间从小行星身上提炼到足够改变小行星彩色的涂料,那么多的油漆涂料,怎样运到小行星上,要派多少人去完成这么伟大的刷漆任务?据报道,美国航天飞机每公斤有效载荷入轨费约1万美元。直径为一公里的小行星大约需要油漆523吨。就算不计买油漆的费用,要把这些油漆运上太空所需的运费大约将近52.4亿美元。

方案四:用爆炸法改变轨道

用爆炸的方法也可以实现小行星轨道的改变。对于组成元素是铁质的、结构结实的行星,李竞研究员认为,可以利用导弹或是核装置对其进行攻击,理想的状态是将它炸成一分为二的两部分,这样质量就发生了变化,“不再是原来的质量了,轨道也就跟着变了”。

弱点与质疑:目前这些理论上的探讨,都是在理想状态下才能进行的,实际中不能有一点点的误差存在,难度之高可以想象。

方案五:给小行星安“太阳帆”

这种方案要在小行星体表面上安装一台大型火箭发动机,或者一个“太阳帆”,把行星从地球的轨道上推开。发动机将被一个常规火箭发送到小行星上;然后,发动机自己固定在小行星上,开动发动机,把小行星推离它原来的运行轨道,从而使它错过与地球相撞的机会。

另外一个选择就是把一个“太阳帆”附着在小行星上,而不是发动机。利用常规火箭把这个帆发送到小行星上,并把它植根于小行星体的表面。这个帆一旦附着在小行星表面上,它就能够吸收由太阳放射出的光子,从而像风吹动一条船上的帆一样,把小行星推离原来的轨道。

微型卫星还可以用来登陆向地球冲来的近地球物体,查看近地球物体上面的物质、形状、大小及合成物。研究人员称,这些信息对于把任何冲向地球来的近地球物体推离轨道是至关重要的。

弱点与质疑:总体上这些技术在理论上虽然都是成立的,但是此种技术的实际可行性仍需进一步的实验研究。

所有的方案都只是设想

李竞研究员认为,以人类现有的技术和手段,阻止小行星撞击地球的预警期需要50年。在这个足够长的时间里,人们要进行不断的研究实验使技术逐步完善成熟。“从理论上讲,人类已有防止小行星撞击地球的手段,但是,还没有做过这方面的试验。虽然说美国、俄罗斯掌握了这方面的技术,这些技术也是可行的,但是毕竟还没有试验,没有真正实施过。说说很容易,实际应用没准儿会出现问题,所以还是需要一段时间,让技术逐渐成熟。”

科学家们认为,小行星的飞行速度可能会超过目前人类现有的飞行器速度。当它不是迎面撞来而是同向靠近时,人类发射的飞行器短期内是追不上它的。所以,人类只能早早地发现它们,并将飞行器发射到外空“等候”,然后再想办法将它推偏轨道。这一“战场”离地球越远,人类就越安全。所以监测是第一位的,预警时间越长也就越有利。

关于我国的监测小行星工作,李竞研究员告诉时讯记者,我国在河北兴隆县的天文监测点一度在全球很有影响力,但近几年各国普遍加强了这方面的研究,我们已经显得落后了。

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