导致恐龙等灭绝的天体很可能是一颗富含碳的稀有小行星

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翻译：孙宇峰

校对：甘林

审核：牧夫天文校对组

美编：张一帆

后台：李子琦

https://sorae.info/astronomy/20240906-k-pg-extinction.html

主流观点认为，6600万年前白垩纪末发生的大灭绝是由直径约10公里的天体撞击造成的。那么，这个天体到底是从哪里来的呢？

科隆大学的Mario Fischer-Gödde等人组成的研究小组对大灭绝发生时的沉积物中含有的元素“钌”进行了调查，发现碰撞天体的真实身份很可能是一颗形成于比木星更遥远的地方、富含碳的罕见小行星。考虑到在撞击地球的小行星中，由普通岩石构成的小行星约占总数的80%，白垩纪末的天体撞击可以说是一个相当罕见的案例。

▲图1：白垩纪末发生的大灭绝，天体碰撞是主要原因或唯一原因的假说很有说服力。（Credit: Chase Stone）

白垩纪末发生的天体碰撞

距今6600万年前的白垩纪末期，发生了约70%的动物物种灭绝的事件。众所周知，这次大规模导致了恐龙的灭绝，留下了一小部分谱系成为现在的鸟类。主流观点认为巨大天体碰撞的"天体碰撞说"是大量灭绝的主要原因或唯一原因。

这颗估计直径约10公里的天体撞击了现在墨西哥的尤卡坦半岛，形成了“奇克什鲁布陨石坑”。科学家认为，由于碰撞而扬起的大量岩石粉尘覆盖了整个地球，造成了长时间的阳光阻断，以光合作用为基础的生态系统被从根本上破坏，这是各种生物灭绝的原因。

▲图2：K-Pg边界示例（灰色薄层）。与其他时代相比，这一薄层含有高浓度的铂族元素。（Credit: Wilson44691））

对大灭绝时代沉积的地层“K-Pg边界”进行分析后，发现这是支持天体碰撞说的有力证据。这里含有大量的铂族元素。虽然铂族元素在地表很少见（这从铂是一种贵金属这一事实也可以看出），但在地球之外的天体中却大量存在。

然而，即使在白垩纪末大灭绝的原因基本确定为天体碰撞之后，关于碰撞天体的真实身份仍在争论中。

根据钌的同位素比率确定天体的真实身份

Fischer-Gödde和他的团队分析了K-Pg边界中铂族元素之一钌的同位素比率。所谓同位素是指质子数相同而原子质量不同的同一元素的不同核素。原子质量对化学反应的速度和蒸发、熔化的难易程度有微小的影响，因此可以推测同位素比例相似的物质在相似的环境中发生了物理、化学变化。也就是说，我们可以根据同位素比例是否相似来推断物质的来源。

除了K-Pg边界外，Fischer-Gödde等人还分析了源自3600万年前至4.7亿年前之间发生的五次天体碰撞的物质，以及源自35亿至32亿年前极古老时代碰撞的物质的钌同位素比例。

▲图3：萨特斯米尔陨石，碳质球粒陨石的一个例子。这次的研究主张，白垩纪末撞击的天体很有可能也是这样的岩石。（Credit：Peter Jenniskens&Eric James）

结果显示，K-Pg边界所含钌同位素比例最相似的物质是富含碳的陨石“碳质球粒陨石”。碳质球粒陨石顾名思义富含碳，其特点是富含有机物、水和粘土矿物等。由于碳质球粒陨石的成分在太阳系内侧这样的高温环境下会生成大量不稳定的物质，因此被认为是在木星轨道以外的低温环境下形成的。此次研究表明，由于与碳质球粒陨石的相似性，白垩纪末期撞击的天体很可能是富含碳的小行星。

另一方面，通过比较分析的其他5次天体碰撞发现，它们来自由富含硅酸盐的非常普通的岩石构成的小行星。科学家认为它们来自火星和木星之间的小行星带。

另外，其他富含碳的天体还有彗星。碰撞的天体是彗星的说法，虽然从整体上看是少数派，但在一部分人中根深蒂固。但是这次研究显示的钌的同位素比例与彗星完全不相似。这次的研究结果说到底还是支持小行星说，否定彗星说。

一次相当罕见的天体碰撞

目前在地球上发现的陨石碎片，其中约80%被认为来自木星内侧的由普通岩石构成的小行星。如果导致白垩纪末大灭绝的天体碰撞是由富含碳的小行星引起的，那么不仅在碰撞的规模上，在天体的种类上，都发生了相当罕见的天体碰撞。

另外，有一种说法认为，富含碳的小行星可能为刚刚诞生的地球提供了作为生命之源的有机物。这是笔者的个人看法，曾经给地球生命创造源泉的小行星，这次却毁灭了很多生命，多少让人感到讽刺。另一方面，正如一小部分恐龙幸存下来并进化为鸟类、哺乳动物取代爬行动物崛起，这无疑是一个不单单毁灭生命，而且永远改变了生命进化的事件。

责任编辑：甘林

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奇克什鲁布陨石坑示意图（180千米直径）（图源：WIKI）

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