小行星撞擊滅絕恐龍后生命迅速“反彈”

藝術家描繪的小行星撞地球 圖片來源：Joe Tucciarone/Science Source

一顆直徑10千米的小行星在約6600萬年前的白堊紀晚期撞擊了今天墨西哥尤卡坦半島北部區域，導致包括恐龍在內的約75%的地球生物滅絕。然而，對隕石坑沉積物的最新分析顯示，在短短幾年內，生命便又回到了被水淹沒的隕石坑中，且在撞擊后3萬年內恢復了繁榮的生態系統。微小海洋生物的繁衍得益于營養豐富的水體循環。研究人員認為，這種生命的回歸可以為了解海洋生態系統在氣候改變引起的劇烈變化后如何恢復提供新的認識。

并未參與該項研究的英國倫敦帝國理工學院行星科學家Gareth Collins說，這些新發現揭示了“生命的彈性有多強”，“如此快速的復蘇……是非凡的”。

一些科學家曾假設，生命可能會慢慢回到撞擊坑中，這可能受到汞和鉛等有毒金屬的影響。此前有研究認為，在撞擊地點附近的“初級生產”，即生物的有機物生產，要恢復到撞擊前的水平可能需要30萬年。而其他的撞擊坑則講述了一個類似于這個想法的故事：例如，大約3500萬年前，在一顆彗星或小行星撞擊了今天的美國弗吉尼亞之后，長達85公里的切薩皮克灣隕石坑在數千年的時間里“寸草不生”。

為了了解地球如何對巨大的撞擊做出響應，2016年，一組科學家對希克蘇魯伯隕石坑進行了鉆探，這是唯一與全球滅絕事件相關的撞擊結構。研究小組提取了數百個手臂長短的沉積物巖心。其中一個從現代海床下大約600米的地方采集的巖心包含了76厘米的深褐色石灰巖。盡管外表并不怎么好看，但它也許是整個鉆探項目中最珍貴的沉積物，至少對Chris Lowery來說是這樣。

Lowery是美國奧斯丁市得克薩斯大學地球物理研究所的一位古海洋學家。他和同事分析了構成石灰巖的細粒沉淀物。研究人員依靠描述微小顆粒在液體中沉淀時間的方程式，計算出這些顆粒在撞擊后的短短幾年內便迅速沉積在海底。

當Lowery和同事觀察石灰巖的巖層時，他們發現了大量的化石和洞穴，這里有小蠕蟲、有被稱為有孔蟲的貝殼類生物，以及浮游生物的證據。也就是說，生命回歸了。研究表明，在撞擊后3萬年內，這里便恢復了以浮游植物為基礎的多樣化生態系統。

研究人員說，這一研究成果為研究生物滅絕后的海洋生態系統復活提供了重要線索。

但是，生命是如何如此迅速地征服希克蘇魯伯隕石坑的呢？Lowery認為，這與撞擊的嚴重程度或隕石坑的大小沒有任何關系。相反，決定性的因素可能是隕石坑的形狀。

該研究小組在5月30日出版的《自然》雜志上報道說，希克蘇魯伯隕石坑的東北翼向墨西哥灣開放，這使得深層的、營養豐富的水可以在隕石坑中循環。與此相反，切薩皮克灣隕石坑是封閉的，這意味著分解有機物所消耗的氧無法得到補充，從而造成有氧生命很快消亡。“這基本上就是一個死亡區域。”Lowery說。

Lowery和同事認為，研究希克蘇魯伯撞擊對今天的海洋生物來說是有意義的，后者正受到氧氣耗竭、海洋酸化和氣溫上升的威脅。

“這可能是唯一比現代氣候變化和污染更快的事件。”Lowery說，“在我們最終減少二氧化碳排放和污染之后，這可能是生物多樣性恢復的一個重要類比。”

與此同時，在另一項最新研究中，科學家發現，這次撞擊的煙塵雖然曾使地球短暫變冷，但撞擊使大量二氧化碳進入大氣，使地球氣候在短暫變冷之后又經歷了約10萬年的變暖。

美國密蘇里大學研究人員與突尼斯同行在新一期美國《科學》雜志上發表的報告說，他們通過分析魚類殘骸化石中的氧同位素含量，推斷出隕石撞擊后海洋水溫上升了約5攝氏度，持續了約10萬年才回落。

此前已有研究證實這次隕石撞擊后氣候曾短暫變冷，但變暖過程缺乏數據支持。新研究為相關理論提供了證據，有助于深入理解這次撞擊對地球氣候和生態系統的影響。