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2 # 軍機處留級生
大約6500萬年前,墨西哥尤卡坦半島遭受了類似的撞擊,被認為是恐龍和許多其他物種滅絕的原因,撞擊產生了直徑180公里的奇虛魯伯隕石坑,釋放出相當於大約1億兆噸梯恩梯的能量。
相比之下,由於核戰爭,在地球上製造一個核冬天所需的能量約為8000兆噸,而世界核武庫的能量當量約為60000兆噸。
坑狀表面
觀察月球表面,人們會對月球的大多數表面特徵是由撞擊坑形成的這一事實印象深刻。由於地球的體積更大,引力更大,所以它受到的撞擊事件是月球的兩倍多。然而,地球並不像月球那樣呈現坑坑窪窪的表面。原因是由於侵蝕、風化、構造作用、沉積和火山作用等過程,地球表面不斷變化。因此,地球上唯一明顯的隕石坑要麼非常年輕,要麼非常大,要麼出現在沒有經歷劇烈表面改造過程的穩定大陸區域。目前,已經確定了大約200個陸地撞擊結構,新結構的發現率在每年3-5個範圍內。
撞擊坑的力學
當一個巨大的外星物體進入地球大氣層時,與大氣層的最初碰撞將壓縮大氣層,在空氣中發出衝擊波。摩擦加熱會使物體發熱發光。物體外部的熔化甚至蒸發將會開始,但是如果物體足夠大,當它撞擊地球表面時,固體物質將會保留。
人類從未觀察到大型隕石的撞擊。我們對下一步會發生什麼的大部分知識必須來自規模實驗。當固體物體撞向地球時,它會壓縮岩石形成一個凹陷,並導致碎片岩石和灰塵噴向大氣。這種材料叫做噴出物。撞擊會向下面的岩石發出衝擊波,岩石會被壓碎成小碎片,形成角礫岩。一些噴出物會熱到足以蒸發,撞擊產生的熱量可能會高到足以融化撞擊點的岩石。進入地球的衝擊波將首先以壓縮波(P波)的形式進入,但壓縮波通過後,膨脹波(稀疏波)將向地表返回。這將導致隕石坑底部隆起,也可能導致隕石坑邊緣的岩石向上彎曲。斷層也可能發生在環形山周圍的岩石中,導致環形山變大,並有一組同心環。
噴出物最終會回到地球表面,形成一個彈射毯在環形山邊緣附近較厚,從環形山向外變薄。隕石坑下面沒有被撞擊熔化的岩石將會被嚴重破碎。所有這些都會在1到2分鐘內發生。
隕石撞擊和大規模滅絕
一個大小超過1公里的空間物體的撞擊預計會在地球的整個表面上感受到。較小的物體肯定會破壞撞擊附近的生態系統,類似於火山爆發的影響,但較大的撞擊可能會對地球上的生命產生全球性影響。我們將首先考慮撞擊的可能影響,然後討論撞擊過去是如何導致地球上物種的大規模滅絕的。
區域和全球影響
再說一次,作為人類,我們對於一顆大隕石(大小超過1公里)或彗星的撞擊會有什麼影響沒有第一手的知識。儘管如此,仍可進行計算,並進行比例實驗來評估效果。 總體共識總結如下。
大地震——高達里氏13級,一個大物體撞擊地球會導致許多大規模的餘震。
大量灰塵進入大氣層會阻擋太陽輻射。灰塵可能需要幾個月才能沉降回地面。與此同時,地球將處於持續黑暗的狀態,全球氣溫將下降,產生類似全球冬季的狀況。核戰爭(稱為核冬天)的後果也有類似的影響。阻擋太陽輻射還會削弱光合生物,如植物,進行光合作用的能力。由於光合生物是食物鏈的基礎,這將嚴重破壞所有生態系統。
當物體穿過大氣層時,火球的輻射會引發大範圍的野火。這些火災產生的煙霧會進一步阻擋太陽輻射,增強冷卻效果,並進一步破壞光合作用。
如果撞擊發生在海洋中,海水的突然蒸發會產生巨大的蒸汽雲。水蒸氣和一氧化碳2塵埃落定後會在大氣中停留很久。這兩種氣體都是溫室氣體,會散射太陽輻射,造成變暖效應。因此,在最初的全球變冷之後,大氣將在撞擊後的許多年裡經歷全球變暖。
如果撞擊發生在海洋,將會產生巨大的海嘯。對於一個直徑10公里的物體,其前緣會在物體頂部到達海平面之前撞擊深海盆地的海底。據估計,海嘯會產生1到3千米高的海浪。這些很容易淹沒大陸內部。
由於撞擊產生的震動,大氣中的氮和氧結合會產生大量的氮氧化物。這些氮氧化物會與大氣中的水結合產生硝酸,硝酸會以酸雨的形式回到地表,導致地表水酸化。
大規模滅絕的地質記錄
眾所周知,在我們星球的歷史上,很大比例的生物家族或物種滅絕發生在特定的時期。人們認為導致這些大規模滅絕的機制包括大規模火山爆發、氣候條件的變化、海平面的變化,以及最近的隕石撞擊。雖然大規模滅絕的隕石撞擊理論已經被許多科學家接受為特定的滅絕事件,但科學家之間仍有相當大的爭議。在本課程中,我們將接受這樣一種可能性,即與一個大物體的撞擊至少會導致一些大規模滅絕事件,因為考慮到撞擊可能產生的影響,這看起來肯定是可能的,如上所述。儘管如此,由於它們還有許多其他可能導致大規模滅絕的原因。
重大滅絕事件發生在
第一次生物大滅絕
又稱奧陶紀大滅絕,發生在4.4億年前,大約85%的生物滅種;
第二次生物大滅絕
又稱泥盆紀大滅絕,發生在3.77億年前,大約72%的生物滅種;
第三次生物大滅絕
又稱二疊紀大滅絕,發生在2.5億年前,有96%的海洋生物和70%的陸地脊椎動物突然“消失”,是地球歷史上最嚴重的生物滅絕事件;
第四次生物大滅絕
又稱三疊紀大滅絕,發生在2億年前,大約76%的生物滅種,主要針對的是海洋生物。
第五次生物大滅絕
又稱白堊紀大滅絕,發生在6500萬年前,主要滅絕物件是恐龍、裸子植物等等。
中生代末期的大規模滅絕,即6500萬年前的白堊紀-第三紀界線(通常被稱為K-T界線),顯示出許多證據表明它與一個外星物體的撞擊有關。這一事件導致了當時50%以上物種的滅絕,包括恐龍。1978年,由加州大學伯克利分校的沃爾特·阿爾瓦雷斯領導的一組科學家在義大利古比奧附近的石灰岩層中非常精確地確定了K-T邊界。在邊界處,他們發現了一層薄薄的粘土層。對粘土的化學分析表明,它含有異常高濃度的稀有元素銥。
一些地方的粘土層含有很高比例的炭黑,這些炭黑可能是由衝擊引發的野火產生的煤煙產生的。一些粘土層包含具有晶體結構的石英顆粒,表明石英因大震而嚴重變形。
在一些粘土層中,發現了微小的斯蒂舒維石礦物顆粒。史迪夫石是一種高壓形式的一氧化矽2除了已知的隕石撞擊點外,在地球表面找不到。這種礦物只能透過深埋在地下,或者撞擊產生的高壓來生產。
其他粘土層包含微小的球形玻璃液滴,稱為小球。玻璃的成分不是玄武質的,但可以代表碰撞過程中形成的熔滴。
在這些發現的時候,地球上還沒有已知的6500萬年前的撞擊結構。這並不出人意料,因為地球表面的71%被水覆蓋,而且大部分都沒有被探索過。但是,在20世紀80年代後期,注意力開始集中在墨西哥尤卡坦半島頂端附近的一個埋藏撞擊點上。在這裡,石油地質學家鑽透了角礫岩層,發現了衝擊熔化岩石。進一步的地球物理研究揭示了一個直徑約180公里的圓形結構。輻射定年顯示,這個被稱為奇虛盧隕石坑的結構形成於大約6500萬年前。
儘管隕石坑本身現在被年輕的岩石填滿並掩埋,但在墨西哥灣的鑽探揭示了與隕石坑年齡相同的沉積物中存在受衝擊的石英、玻璃球和煤煙。此外,地質學家還發現了海嘯的沉積物,這些沉積物是由墨西哥灣沿岸從當前海岸線向內陸延伸的撞擊產生的。隕石坑的大小表明產生它的物體直徑約為10公里。
對人類危害
應當清楚的是,即使一個大型空間物體的撞擊沒有導致人類滅絕,這種影響也會造成人類從未見過的自然災害。在這裡,我們首先看看這種影響可能發生的機會,然後看看我們如何能夠預測或提供這種事件的警告,最後討論我們可能能夠保護自己免受這種事件的方法。
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體積太大 但要足夠大可能有一定危害 體積較小掉在空地上沒有什麼危害 但好處有太多……我有一顆赤紫色心型珍稀火星隕石大家養養眼