約6600萬年前，一場小行星撞擊事件消滅了地球上四分之三的動植物物種，其中最具代表性的便是恐龍的滅絕。然而，這場撞擊究竟如何導致如此大規模的物種滅絕，長期以來一直是科學界激烈爭論的焦點。《地球物理研究雜誌：生物地球科學》近日發表的一項新研究指出，這次撞擊產生了巨大的塵埃雲，使高層大氣急劇升溫，將無處躲避的生物活活"烤熟"，並引發了大範圍的野火。
阿爾瓦雷斯假說：大滅絕的主流解釋
目前學界最廣泛接受的大滅絕觸發機制，被稱為"阿爾瓦雷斯假說"，由已故物理學家路易斯·阿爾瓦雷斯及其地質學家兒子沃爾特共同提出。1980年，他們通過分析全球各地白堊紀—古近紀地層邊界（即K-Pg界線）中異常高濃度的銥元素，得出結論：這場滅絕事件可能由一顆巨型小行星或彗星撞擊地球所引發。銥是一種在小行星中比在地球上更為常見的金屬。同年，荷蘭地球物理學家揚·斯密特也獨立得出了相似的結論。
此後，科學家將撞擊地點鎖定為墨西哥尤卡坦半島的希克蘇魯伯隕石坑，該隕石坑於上世紀70年代末由地球物理學家首次發現。造成這一隕石坑的撞擊體直徑估計在11至81千米之間，足以熔化並噴射出地球深層的花崗岩，很可能引發了超級海嘯，同時將汽化岩石和硫酸鹽噴入大氣層。據估算，此次撞擊所釋放的能量超過1945年廣島和長崎原子彈爆炸總能量的十億倍。
這場撞擊對全球氣候造成了毀滅性影響，最終導致大規模物種滅絕。2022年，有科學家提出，眾多物種滅絕而部分得以倖存的原因之一，可能與撞擊發生在春季（至少在北半球）有關，這打亂了許多物種的年度繁殖周期。
塵埃雲的致命效應
此次最新研究結合了此前的撞擊模擬數據與地質觀測結果。撞擊發生後，部分汽化岩石在冷卻凝結過程中形成了被稱為"球粒"的微小岩石液滴。這些球粒在穿越地球大氣層落向地面的過程中，會產生強烈的熱脈衝——強度相當於烤箱的燒烤模式。然而，科學家們長期以來普遍認為，這種熱脈衝的溫度還不足以引發野火或將白堊紀的生物直接烤死。
轉機出現在2023年，普渡大學行星科學家、本文共同作者布蘭登·喬韓森對一項新發現產生了濃厚興趣：一層極細的撞擊後塵埃。他推測，這些塵埃可能由未能凝結成球粒的殘餘岩石蒸氣形成。將大氣中這層塵埃的影響納入計算後，喬韓森表示："我們進入了一個在撞擊後一到兩小時內幾乎可以殺死一切生物的範疇。"
將細塵納入模型後，研究人員發現，恐龍及其他生物將遭受相當於人類致死劑量17倍的輻射熱，這對絕大多數生物而言幾乎必然致命——即便是皮糙肉厚的恐龍，皮膚也會被灼傷，並引發中暑。雖然這種輻射熱可能不足以直接點燃木材，但研究人員認為，其強度完全足以點燃草地、地衣和松針，進而間接引發大規模野火。
"如此巨大的動能必然要有所去處，最終都會轉化為熱量，"喬韓森說，"塵埃雲困住了熱輻射，使地表及地表上的一切都如同被烤架炙烤一般。這才是恐龍和其他動物死亡的真正原因。撞擊衝擊波或火球的影響範圍並不大，而這團蒸氣羽流物質的全球性噴射，才使其成為一場全球性滅絕事件。沒有塵埃雲，後果也會很慘烈，會造成大量生物死亡，但不會演變成一場全球性災難。"
對其他滅絕理論的影響
研究人員認為，這一發現排除了另一種假說——即此次大規模滅絕由火山活動引發、希克蘇魯伯撞擊僅為最後一擊的理論。但他們的研究結果與另一項假說相吻合：部分倖存的恐龍可能最終死於飢餓。大規模塵埃雲可能遮蔽陽光長達數年乃至數十年，引發全球性的嚴冬。即便是塵埃本身，對生物而言也是持續的威脅。
"我們研究的2.5微米塵埃顆粒，與野火煙霧中令人擔憂的顆粒物大小相同，"普渡大學共同作者亞歷山大·喬韓森說，"這類顆粒會進入人的肺部，甚至進入血液循環，因此是重大的公共健康隱患。所以，即便有生物僥倖躲過了高溫炙烤，也很可能因長期吸入這些顆粒物而健康受損。但從時間尺度來看，高溫炙烤的危害來得更快。"
Q&A
Q1：希克蘇魯伯撞擊是如何導致恐龍滅絕的？
A：根據最新研究，撞擊產生的巨量塵埃雲是關鍵殺手。撞擊後，汽化岩石形成的細小塵埃瀰漫至大氣層，困住了大量熱輻射，使地表溫度急劇升高，相當於一個巨型烤箱。生物將遭受人類致死劑量17倍的輻射熱，足以灼傷恐龍皮膚並導致中暑死亡，同時還會點燃草地和枯葉引發全球性野火。這一全球性熱效應，才是造成大規模物種滅絕的主要原因。
Q2：阿爾瓦雷斯假說的主要依據是什麼？
A：阿爾瓦雷斯假說由物理學家路易斯·阿爾瓦雷斯和其子地質學家沃爾特·阿爾瓦雷斯於1980年提出。他們的主要依據是：在全球各地白堊紀—古近紀地層邊界中，發現了異常高濃度的銥元素。銥在小行星中的含量遠高於地球，這一異常分布強烈暗示曾有大型小行星或彗星撞擊地球，並由此引發了大規模物種滅絕事件。
Q3：希克蘇魯伯撞擊後的塵埃雲會持續多久？對生物還有哪些危害？
A：研究人員認為，撞擊產生的塵埃雲可能遮蔽陽光長達數年乃至數十年，引發全球性嚴冬，導致植物無法光合作用，進而讓倖存動物因食物匱乏而餓死。此外，撞擊產生的2.5微米細塵與野火煙霧顆粒大小相當，可進入生物肺部乃至血液，對健康造成長期損害。因此即便生物躲過了最初的高溫炙烤，也可能因持續吸入有毒顆粒物而難以存活。
