希克苏鲁伯陨石坑
希克苏鲁伯陨石坑位于墨西哥尤卡坦半岛，陨石坑整体略呈椭圆形，平均直径约有180公里，深达1.5公里。是地球表面最大的撞击地形之一。
20世纪50年代，墨西哥石油公司在尤卡坦半岛进行石油勘探时发现了暗示陨石撞击的奇怪地质现象。1980年，诺贝尔物理学奖得主沃尔特·阿尔瓦雷茨与儿子沃尔特、以及弗兰克·阿萨罗、海伦·米歇尔等科学家团队研究发现，全球白垩纪与古近纪交接的地层中铱含量超标，给撞击说提供了确切的证据，小行星撞击导致白垩纪恐龙灭绝才逐渐成为科学界主流共识。20世纪90年代，希克苏鲁伯陨石坑被发现，进一步证实了行星撞击导致恐龙灭绝的假说。
希克苏鲁伯陨石坑的形成与一次巨大的小行星撞击事件紧密相关。科学家推测，约在6600万年前，一颗直径至少10公里的小行星以45°~60°的较大转轴倾角撞击了地球墨西哥湾浅海，其在撞击后完全蒸发，释出高达5.0×1023焦耳的能量，相当于120万亿吨黄色炸药，随后海水高速涌入并冲出，引发了巨型“崩塌波”海啸席卷全球。同时撞击掘起了海底物质，大量粉尘进入平流层，遮蔽了太阳光，导致了全球温度骤降。气候环境的骤变对地球生物造成了毁灭性打击，最终导致了包括恐龙在内的全球超过70%的生物灭绝。
位置境域
希克苏鲁伯陨石坑位于墨西哥尤卡坦半岛，石坑整体略呈椭圆形，平均直径约有180公里，深达1.5公里。是地球表面最大的撞击地形之一。
成因
陨石撞击
希克苏鲁伯陨石坑是地球上已知最大的陨石坑之一，其形成与一次或多次星体撞击事件紧密相关。主流观点认为，希克苏鲁伯陨石坑是由一颗巨大的小行星单次撞击地球形成的。尽管单次撞击说得到了广泛支持，但仍有一些科学家认为希克苏鲁伯陨石坑可能是由多次星体撞击形成的。他们指出，陨石坑内部的地质结构显示出多层次的特征，这可能意味着该地区经历了多次撞击事件。然而，这一观点尚未得到确凿的证据支持，因此仍存在争议。
希克苏鲁伯撞击坑是由一次较大转轴倾角(与水平面夹角45度到60度之间)的小行星撞击造成。这颗小行星可能是一颗罕见的碳质小行星，它起源于木星轨道之外的外太阳系。在撞击地球之前，它可能因受到行星引力等因素的影响而改变了轨道，最终与地球相撞。6500万年前，一颗直径约10公里的小行星撞击了北美墨西哥湾尤卡坦半岛的一处浅海。小行星以20公里每秒的速度高速进入大气层，挤压和摩擦大气，形成强烈的冲击波和灼热的热辐射，瞬间点燃了周围的森林，并在数小时内传导到全球，引发全球森林大火和海啸。小行星冲入海底，形成了直径约180公里的希克苏鲁伯撞击坑。其撞击后完全蒸发，释出高达5.0×1023焦耳的能量，相当于120万亿吨黄色炸药，海水高速涌进陨石坑，然后又冲出，形成巨型“崩塌波”海啸。24小时之内，海啸以最高143公里的时速从墨西哥湾扩散到大西洋，同时通过连接墨西哥湾和太平洋的中美洲的海道进入太平洋，进而席卷全球。撞击点附近的海啸高达1500米，扩展到南太平洋和北大西洋后，浪高仍有14米。撞击体的碎片与撞击产生的喷出物喷射出大气层后，来不及冷却就会落回地球，便会造成全球性的火风暴和火雨，引发森林火灾。而极大的撞击波传入地下，会在全球各地引发地震与火山爆发。撞击波穿透地球后汇集至对跖点，会加剧附近印度大陆的德干暗色岩事件，使德干高原的岩浆喷发量剧增，达到了喷发的最大值。撞击事件和火山爆发会造成大量尘埃进入平流层，遮蔽了太阳光，导致了全球温度骤降，地球进入一个长达几十年的“冬天”。植物光合作用近乎停滞，地球生态链遭到巨大破坏，植物和以植物为生的动物生存受到影响。气候环境的骤变对地球生物造成了毁灭性打击，最终导致了包括恐龙在内的全球超过70%的生物灭绝。
哈佛大学科学教授Avi Loeb，Frank B. Baird Jr.小教授和天体物理学家Amir Siraj '21在《科学报告》发表的一项研究中提出了一种可以解释这一灾难性天体的起源和历程的新理论。Loeb和Siraj使用统计分析和引力模拟说对可能的理论进行了分析。他们认为希克苏鲁伯石陨石应该是起源于太阳系边缘的碎屑球体奥尔特云（Oort cloud）的彗星，而不是小行星。彗星本身很大一部分在木星的轨道上被其引力场冲出了航道，并被送往靠近太阳的地方，然后受到了太阳强大的潮汐力分崩离析，形成了很多彗星碎片。这增加了这类彗星的速度，因为这些碎片每250至7.3亿年左右经过地球的轨道并撞击地球一次。
地质演变
希克苏鲁伯陨石坑经历了长期的侵蚀和沉积作用，其边缘和底部逐渐被雨水、风力等自然力量侵蚀，形态发生了显著变化。在1991年，希尔德布兰与Penfield等人研究希克苏鲁伯陨石坑的地质特征与构成。希克苏鲁伯陨石坑覆盖在地底下方1,000米处，上方覆盖着泥灰与石灰岩，这些地层最早自古新世形成。希克苏鲁伯陨石坑的下方则是厚达500米的安山岩与角砾岩，在撞击地点经常发现这些火成岩；还发现常在撞击地点发现的大量长石与辉石，以及冲击石英。K-T界线位在地底下600米到1,100米之间；而陨石坑外5公里处的K-T界线，位于地底下约500米处 。希克苏鲁伯陨石坑周围的泥沙、岩石碎片等沉积物不断堆积在撞击坑内，部分填充了空间，使得陨石坑逐渐被埋藏在地表和海底沉积层之下。科学家通过钻探采集到了希克苏鲁伯陨石坑的核心样本，其中，少量的原始花岗石基岩在撞击后像液体一样流动，并在塌陷前反弹至高达10千米的位置，形成了显著的峰值环特征，这一圆形山脊位于坑边缘内部，被角砾岩所覆盖。角砾岩是希克苏鲁伯陨石坑的主要岩石类型之一，由碳酸根、白云质石灰岩和硬石膏等矿物组成，通过X射线衍射分析可以确定其具体矿物成分，如石膏、硬石膏、白云石和方解石等，这些角砾岩来自近端喷出物沉积，代表了撞击事件的目标岩石。此外，核心样本中还发现了覆盖在结晶基底上的砂岩，可能代表撞击前的沉积环境或撞击过程中的沉积物，以及细粒的变质石英岩，这些岩石可能是撞击前基底的一部分，在撞击过程中受高温高压影响发生变质作用。
发现历史
早在1951年，墨西哥石油公司（PEMEX）在尤卡坦半岛进行石油勘探时，开凿了多个研究用钻井。其中一个钻井在钻探到1.3公里深度时，遇到了一层异常厚的安山岩层。安山岩是一种火山岩，通常形成于高温高压的环境下，而陨石撞击也可能产生类似的条件，导致安山岩的生成。然而，当时科学家对这一发现的理解有限。尽管安山岩的存在可能与陨石撞击有关，但钻探团队更倾向于将其解释为火山活动的产物，认为这可能是一个火山锥的构造。这一解释在当时被认为是合理的，尽管尤卡坦半岛并没有其他火山活动的迹象。
1980年，诺贝尔物理学奖得主沃尔特·阿尔瓦雷茨与儿子沃尔特、以及弗兰克·阿萨罗、海伦·米歇尔等科学家团队研究发现，全球白垩纪与古近纪交接的地层中铱含量超标，给撞击说提供了确切的证据，小行星撞击导致白垩纪恐龙灭绝才逐渐成为科学界主流共识。到了20世纪90年代，随着墨西哥湾下125英里宽的希克苏鲁伯陨石坑的发现，该陨石坑的年龄与岩层相同，进一步证实了行星撞击导致恐龙灭绝的假说。这次撞击引发了大海啸、地震和火山爆发等一系列灾难性后果，导致全球气候剧变，最终造成了恐龙的灭绝。
科学家在1991年发现希克苏鲁伯陨石坑后花了十年时间进行海洋钻探，30年里只进行了两次钻探。1996年一组加利福尼亚州地区的研究团队使用卫星影像展开研究。他们发现以Chicxulub为中心，在Penfield发现的环形上分布著陷洞构造，这些下陷的洞或天然井被认为是撞击坑边缘的滑动与崩塌所造成的。此后更多的研究，都指出希克苏鲁伯陨石坑确实存在；还有一些研究宣称该撞击构造另有一个大坑，直径300公里；多数人研究的坑体只是小的内坑。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。
研究与假说
自20世纪80年代以来，由于科学家们在地质层中发现了小行星尘埃，因此，小行星撞击地球而非一系列火山喷发导致了恐龙灭绝并引发了其他全球性灾难，一直是学界主要的假说。
20世纪90年代，随着墨西哥湾下125英里宽的希克苏鲁伯陨石坑的发现，行星撞击导致恐龙灭绝的假说得到了进一步证实，因为该陨石坑的年龄与岩层相同。证明小行星尘埃迹象的是铱元素，这种元素在地壳中很罕见，但在某些类型的小行星中含量较高。在这项新的研究中，研究人员从埋在海底的火山口收集了近3000英尺约合914.4米的岩芯。在陨石坑中，撞击后数天至数年沉积下来的沉积层非常厚，因此科学家能够精确地确定，这些尘埃仅在撞击后20年就形成了。研究人员表示，铱元素分析是由奥地利、比利时、日本和美国四个国家的独立实验室进行的，因此可以确保得到正确结果。除了铱，陨石坑部分还显示出与小行星物质相关的其他元素的含量有所上升。这些“小行星元素”的浓度和组成与在世界各地52个地点的地质层测量结果相似。通过在标志着灭绝时间的确切地质位置的陨石坑内发现小行星尘埃与匹配的化学指纹，这项新研究证实了行星撞击地球导致恐龙灭绝的假说。
2007年9月，美国西南研究院威廉·波特克为首的一个科学团队，利用电脑建模计算出撞击事件的主要“肇事者”，是一颗名为巴普提斯蒂娜的小行星（编号为298）。这颗小行星直径有160公里，在1.6亿年前与一颗约55公里直径的小行星相撞后碎裂，其中一块约10公里的碎片飞向了地球，在墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯形成了一个直径180公里的撞击坑，电脑分析的结果这种可能性大于90%。但《科学》杂志8月15日发表的一项研究推翻了这个结论。研究团队经过对撞击地点获得的岩石样本分析，发现了“钌签名”。所谓“钌签名”，就是在样本中发现钌的同位素特征，来自太阳系不同位置的天体，这些特征会不同。研究发现认为，这颗6600万年前撞击地球，导致白垩纪大灭绝的“罪魁祸首”并非来自小行星主带，而是来自外太阳系。
2020年5月，自然科研旗下国际学术期刊《自然-通讯》最新在线发表一篇行星科学研究论文称，约在6600万年前形成的墨西哥希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub crater)，是由一次较大转轴倾角(与水平面夹角45度到60度之间)的小行星撞击造成。最新研究论文通讯作者、英国伦敦帝国理工学院行星科学家加雷斯·柯林斯(Gareth Collins)和同事，利用一个模型模拟了希克苏鲁伯陨石坑的形成，以确定小行星飞来的方向和撞击角度。他们利用3D数值模拟分析了4种不同的撞击角度：90度、60度、45度、30度，基于这些数据和地球物理学观测结果，认为该陨石坑是由来自东北地区方向的一次倾角较大(与水平面夹角45度至60度)的撞击造成的。
参考资料
溯源恐龙灭绝的起因!哈佛科学家起底奇克苏鲁伯陨石的来龙去脉.中国数字科技馆.2025-02-10
科学家将首次对造成恐龙灭绝的陨石坑钻探.中国数字科技馆.2025-02-07
小行星撞击地球事件被准确复原.百家号.2025-03-04
Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico.SAO天体物理学数据系统.2025-02-16
“钌签名”证实：6600万年前的大毁灭来自外太阳系？.中国科技新闻网.2025-02-15
新发现证实行星撞击导致恐龙灭绝.环球网.2025-02-07
尤卡坦的半岛风情.微信公众号平台.2025-03-10
科学家钻探到达希克苏鲁伯撞击坑.中国科学院.2025-03-04
如何科学地“杞人忧天”——关于小行星撞击那些事丨Calling太空.腾讯网.2025-02-16
最新研究：较大倾角小行星撞击造成墨西哥希克苏鲁伯陨石坑.中国新闻网.2025-02-17
Chicxulub Crater, Yucatan: Tektites, impact glasses, and the geochemistry of target rocks and breccias .geoscienceworld.2025-02-17
地质科学.陨石坑.2025-03-14
海底陨石坑还原“天地对撞”真相.参考消息.2025-02-10
sciencemag.sciencemag.2025-03-14