小行星注定恐龙以“最致命的”角度撞击地球

描绘小行星撞击瞬间的艺术品

原始的艺术品描绘了当天墨西哥的小行星袭击的那一刻。信贷:追逐石头

新模拟伦敦帝国理工学院揭示了导致恐龙灭绝的小行星以“可能最致命的”角度撞击地球。

模拟结果显示,这颗小行星以大约60度的角度撞击地球,从而使射入高层大气的导致气候变化的气体数量最大化。

“这是最坏的致命情况之一,因为它将更多的危险碎片送入高层大气,并将其分散到各处——这正是导致核冬天的原因。”- - -加雷思·柯林斯教授地球科学与工程系

这样的撞击可能释放了数十亿吨的硫,阻挡了太阳,引发了核冬天。6600万年前,核冬天导致恐龙和地球上75%的生命死亡。

该模型结合了三维数值撞击模拟和撞击现场的地球物理数据,是有史以来第一个完整的三维模拟重现整个事件的模型——从最初的撞击到现在被称为希克苏鲁伯陨石坑形成的那一刻。

帝国理工学院地球科学与工程系首席研究员加雷思·柯林斯教授说:“对于恐龙来说,最坏的情况确实发生了。小行星撞击地球向大气中释放了大量导致气候变化的气体,引发了一系列事件,最终导致了恐龙的灭绝。更糟糕的是,它袭击的角度是最致命的。

“我们的模拟提供了令人信服的证据,表明小行星以一个陡峭的角度撞击,可能是地平线以上60度,并从东北方向接近目标。”我们知道,这是撞击致命的最坏情况之一,因为它将更多危险碎片送入高层大气,并将其分散到各处,这正是导致核冬天的原因。”

研究结果发表在自然通讯。模拟使用了直径17公里、密度为2630 kgm3、速度为12公里/秒的小行星,是在科学技术设施委员会(STFC) DiRAC高性能计算设施上进行的。

希克苏鲁伯陨石坑重力图不对称

希克苏鲁伯陨石坑的不对称重力图反映了小行星撞击的角度。资料来源:加雷思·柯林斯/伦敦帝国理工学院

火山口创作

在当前墨西哥的肾小管陨石坑周围地球上层含有大量的水以及多孔碳酸盐和蒸发岩。随着撞击加热和干扰,这些岩石将分解,将大量二氧化碳,硫和水蒸气扔进大气中。

硫磺将特别有危险,因为它迅速形成气溶胶 - 微小的颗粒,这些颗粒会阻塞太阳光线,在植物中停留光合作用并迅速冷却气候。这最终促成了大规模灭绝事件,在地球上造成75%的生命。

像希克苏鲁伯这样的大型陨石坑在几分钟内就形成了,陨石坑下的岩石壮观地反弹。”- - -托马斯·戴维森博士地球科学与工程系

帝国理工学院(Imperial)、弗莱堡大学(University of Freiburg)和德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)的研究团队利用地球物理数据模拟了陨石坑的形状和地下结构,帮助诊断了撞击角度和方向。他们的分析还得到了最近钻到这个200公里宽的陨石坑的结果的启发,该结果发现了含有撞击产生的极端力量证据的岩石。

最佳性能

关键诊断的角度和方向影响火山口的中心之间的关系,峰值环的中心——由严重破碎岩石的一圈群山在火山口边缘,密集的中心上升地幔岩石,火山口下方约30公里。

在希克苏鲁伯,这些中心呈西南-东北方向排列,火山口中心位于峰顶环和地幔隆起中心之间。研究小组以60度角对希克苏鲁伯陨石坑进行了3D模拟,几乎完全重现了这些观测结果。

模拟以前所未有的细节重现了陨石坑的形成过程,并为我们提供了更多关于地球上最大的陨石坑是如何形成的线索。先前对希克苏鲁伯撞击的全3D模拟只涵盖了撞击的早期阶段,其中包括在地壳上形成一个碗状的深洞,即瞬态火山口,并将岩石、水和沉积物排出到大气中。

这些模拟是第一次在陨石坑形成的中间点之后继续进行,并重现了陨石坑形成的最后阶段,在这一阶段,短暂的陨石坑坍塌形成最终的结构(见视频)。这使得研究人员第一次比较了希克苏鲁伯陨石坑的三维模拟和地球物理数据揭示的陨石坑现在的结构。

合著者、弗莱堡大学的Auriol Rae博士说:“尽管它被埋在近一公里的沉积岩下面,但地球物理数据揭示了这么多关于陨石坑结构的信息——足以描述撞击的方向和角度,这是值得注意的。”

研究人员说,这项研究让我们对灭绝恐龙的撞击有了重要的了解,同时也帮助我们了解其他行星上的大型陨石坑是如何形成的。

合著者托马斯·戴维森博士,同样来自帝国理工学院的地球科学与工程系,说:“像希克苏鲁伯这样的大型陨石坑在几分钟内就形成了,陨石坑下的岩石壮观地反弹。”我们的发现可以帮助我们更好地理解如何利用这种反弹来诊断撞击小行星的细节。”

参考:g.s. Collins, N. Patel, T. M. Davison, A. S. P. Rae, J. V. Morgan, S. P. S. G. P. S. G. G. Collins, N. Patel, T. M. Davison, A. S. P. Rae, J. V. Morgan, S. P. S. Gulick, iotp - icdp探险团,2020年5月26日自然通讯
DOI: 10.1038 / s41467 - 020 - 15269 - x

这项工作得到了国际海洋发现计划(IODP)、国际大陆科学钻探计划(ICDP)、(STFC) DiRAC高性能计算设施和自然环境研究理事会的支持。

1评论《毁灭恐龙的小行星》以“最致命的角度”撞击地球

  1. 什么视频?

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