许久以来,恐龙突然在地球上消失一直是个谜,对此,科学界有各种各样的推测,主要有气候变化说和小行星撞击说。一直到1980年,诺贝尔物理奖得主路易斯·阿尔瓦雷茨与儿子沃尔特、以及弗兰克·阿萨罗、海伦·米歇尔等科学家团队研究发现,全球白垩纪与古近纪交接的地层中铱含量超标,给撞击说提供了确切的证据,小行星撞击导致白垩纪恐龙灭绝才逐渐成为科学界主流共识。
那么这颗导致恐龙和地球大部分生物灭绝,让生物组成重新洗牌,改写了地球生物进化史的小行星到底来自哪里呢?这又是一个谜。早先,科学界更多地认为,这颗小行星是来自小行星主带,就是在火星与木星轨道之间的小行星带。2007年9月,美国西南研究院威廉·波特克为首的一个科学团队,利用电脑建模计算出撞击事件的主要“肇事者”,是一颗名为巴普提斯蒂娜的小行星(编号为298)。
这颗小行星直径有160公里,在1.6亿年前与一颗约55公里直径的小行星相撞后碎裂,其中一块约10公里的碎片飞向了地球,在墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯形成了一个直径180公里的撞击坑。这就是恐龙灭绝的原因,电脑分析的结果这种可能性大于90%。
但《科学》杂志8月15日发表的一项研究推翻了这个结论。研究团队经过对撞击地点获得的岩石样本分析,发现了“钌签名”。所谓“钌签名”,就是在样本中发现钌的同位素特征,来自太阳系不同位置的天体,这些特征会不同。研究发现认为,这颗6600万年前撞击地球,导致白垩纪大灭绝的“罪魁祸首”并非来自小行星主带,而是来自外太阳系。
所谓外太阳系,并非指太阳系之外,而是指木星轨道以外的太阳系区域。科学界将木星轨道以外的区域称为外太阳系,以内的区域称为内太阳系。“钌签名”,是一种分析辨别太阳系天体重要的“纯粹特征”。钌有七种稳定的同位素,在太阳系不同区域的天体中,钌的这些同位素在其中扮演者不同的角色。因此,科学家们可以从不同的样本中,得到这些样本来自太阳系什么地方。
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在太阳系里,小行星分布在每个角落,有的近有的远。目前人类发现的小行星,有98.5%在小行星主带,就是位于火星和木星轨道之间的一个空间区域,距离太阳约2.17~3.64天文单位之间(1天文单位约为1.5亿千米),这些小行星属于内太阳系小行星。在这个区域,聚集了约50万颗以上的小行星,已经被编号的有120437颗。
但太阳系的小行星远远不止这么多,可以说不计其数。目前,已经被人类确认的小行星就有一百多万颗。因此,虽然目前发现的小行星都在主小行星带,但更多的小行星则在更遥远的地方,也就是在木星轨道以外。
距离太阳最远的行星是海王星,在海王星轨道之外,有一个柯伊伯带,那里也是一个小行星密集的地方,在那里更多的是极寒的冰天体,冥王星等一些矮行星轨道也跨越那个区域。在更遥远的太阳系边缘,有一个奥尔特星云带,那里有数不胜数的彗星,估计大大小小有上万亿颗,它们包裹着整个太阳系。
为什么“钌签名”能够成为辨认小行星来自什么区域的证据呢?
这是因为任何恒星都是由分子云,或者说由星际尘埃收缩形成,太阳也不例外。在45亿年前太阳系形成初期,内部区域温度过高,导致挥发性物质无法凝结,被强烈的太阳风吹到更远处。这样,在内部区域形成的小行星挥发物含量就低,成为富含硅酸盐矿物的小天体。而在更远地方形成的小行星则含有大量碳和挥发性化学物质,形成“碳质岩”小行星。
而钌的同位素特征由于在分子云中的不均匀分布,也会在更远的小行星中含量更高。这个团队从三个不同地点取得的白垩纪/古近纪岩石样本,正好体现了这种特征,与来自内太阳系的小行星特征不匹配,而与外太阳系的小行星特征相匹配。这个研究结果,支持了墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯撞击坑的制造者,是一颗来自外太阳系小行星的论点。
小行星撞击是导致地球生物,包括人类灭绝的最大威胁之一,科学界越来越重视这个问题,已经形成了应对小行星威胁的全球预警与防范机制。这项研究成果更重要的意义之一,是提醒人们不但要关注小行星主带以及距离我们较近的小行星威胁,还要特别注意来自外太阳系远方的威胁。这种威胁往往是突然到来,防不胜防,在人们毫无准备的情况下就遭受毁灭打击。6600万年前就是前车之鉴。
有人可能会觉得这是小题大做,是科学家们的故弄玄虚。比如有人认为,6600万年前那颗小行星只在墨西哥尤卡坦半岛留下一个180公里的撞击坑,地球这么大,周长有四万公里,怎么可能大部分生物遭到毁灭呢?这是另一个科学问题,今天就不展开说了,下一节再谈。
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