科学家将首次对造成恐龙灭绝的陨石坑进行钻探
——将揭露太阳系大型陨石坑的秘密
4月7日,随着一艘钻井船驶离墨西哥尤卡坦半岛,地球物理学家们对希克苏鲁伯陨石坑深入挖掘勘探的工作即将开始。根据推测,希克苏鲁伯陨石坑整体略呈椭圆形,平均直径约有200公里,是地球表面最大的撞击地形之一。它是由6600万年前一次天体撞击造成的,这次撞击被认为导致了恐龙等史前生物的灭绝。
探险队首次直接探测希克苏鲁伯陨石坑最引人注目的特性之一——“陨石坑峰环(Peak Ring)”。虽然峰环在太阳系大型撞击产生的陨石坑中很常见,但是科学家们还不能完全解释陨石坑峰环的形成。
在希克苏鲁伯,研究人员将寻找证据来解释,一个直径14千米的小行星是如何将岩石推向地表以下20-30公里从而形成一个坑洞的。他们认为,当一颗陨石以非常高的速度碰撞地球时,会导致地壳暂时像液体一样,最初形成瞬态陨坑(像石块落入湖水表面的凹面),同时陨坑里的岩石向上反弹,最高能达到地表以上10公里处,之后向四周溅射下落,形成陨石坑峰环(Peak Ring)。
该项目的联合首席科学家,来自伦敦帝国学院的地球物理学家Joanna Morgan表示:“这是非常令人震惊的!所有的一切仅仅发生在毁灭性的几分钟内!”
如果两个月的勘探都按计划进行,钻探将达到陨石坑以下1500米的地方。钻孔机将先穿透构成墨西哥湾底部的碳酸盐岩,最终到达记录下6600万年前毁灭性撞击的断层的“撞击角砾岩(Impact Breccias)”。
至少十几个其他钻孔和一些石油开采井已经勘探了希克苏鲁伯陨石坑陆地上的部分。其中包括2001至2002年一个大型国际科学联盟在陨石坑边缘附近进行的1511米深的钻探。结合勘测数据和这个地区地震报告分析发现,这些破碎的岩石形成嵌套环状全在同一个时期。
内圈
这个最新的项目将是首次在希克苏鲁伯陨石坑离岸部分钻井,同时也是首次将陨石坑峰环(Peak Ring)作为研究对象。在墨西哥城的墨西哥国立自治大学的地球物理学家Jaime Urrutia-Fucugauchi表示:“我们完全不了解这种结构,这对我们来说可能是一个非常大的惊喜。”
这个希克苏鲁伯陨石坑的钻探地质研究项目由欧洲海洋研究钻探联盟斥资1000万美元开展。该项目由欧洲、墨西哥和美国等国地质学家共同参与,旨在了解陨石坑峰环(Peak Ring)形成的地质过程。对传统的海洋钻探船来说,距离普罗格雷索港口30公里处的钻探地点水太浅,因此该项目还使用了LB Myrtle(一种海洋平台)。这种海洋平台能将三根粗壮的柱子打入海底,支撑起自身组成一个临时的钻井平台。
休斯顿月球和行星研究中心的地质学家David Kring指出:“希克苏鲁伯陨石坑是地球上唯一一个保存完好并且峰环结构尚未被破坏的大型陨石坑。研究其核心岩石的分层机理,将有助于科研人员评估几个峰环形成过程模型中哪一个更加合理。”他和他的同事通过研究月球上“薛定谔”陨石坑内的峰环来预测希克苏鲁伯陨石坑中心可能存在的岩石种类。
钻孔机很快就能钻探到沉积物顶部的500米深处,并且随着钻探的深入,收集样本也更加的谨慎。该项目的另一个联合首席科学家,德克萨斯大学奥斯汀分校的地球物理学家Sean Gulick认为;“在每一个阶段,我们都将有所收获。”在大约600米深处,钻孔机将通过古新世-始新世地层的岩石。5500万年前古新世-始新世时期温度达到最高峰,并将地球转变成了一个温室世界。当钻孔机达在650米深处,将成功接触到陨石坑峰环(Peak Ring)。
原始软泥
关于峰环的最大谜团或许是形成峰环的岩石从何而来。如果环内的岩石颜色较浅,它们很可能来自于地壳的最顶层5-10公里范围内。颜色深的岩石可能含有更丰富的元素,如铁,镁等。它们可能来自于10-15公里的更深处。确定形成峰环岩石来源的深度将有助于分析员分析一次巨大的天体撞击中地壳的断裂和位移情况。
对陨石坑的核心进行探索,也有助于确认在天体撞击毁灭生命的同时,是否能孕育出新的生命。当小行星击碎地壳,热量和水将流经这些支离破碎的岩石。微生物可能在这个潮湿而又温暖的栖息地生存、繁衍。因此微生物学家将检测陨石坑核心是否存在古代生物的DNA或者其它生物特征。Gulick表示:“我们可以直接在小行星撞击点观察生命如何在灾难之后复苏。”
深度钻探收集到的核心的样本将被送往德国的不莱梅,并在今年晚些时候进行更详细的研究。Urrutia-Fucugauchi希望这些激动人心的样本最终能被送回墨西哥的一个位于尤卡坦科学与技术公园的新核心实验室。
翻译:王思淇
校审:赵昌昊