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希克苏鲁伯陨石坑的撞击使地壳在一百多万年的时间里处于水深火热之中

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6600万年前撞击地球的小行星留下的不仅仅是大规模的毁灭。那次撞击还使过热的海水在地壳下旋转了一百多万年,在化学上彻底改变了岩石。研究人员在5月29日的《科学进展》(Science Advances)上报告称,在地球更早的历史上,在强大的撞击之后留下的类似的变变性热液系统,可能是地球早期微生物生命的一个严酷的环境。
 
墨西哥尤卡坦半岛上巨大的希克苏鲁伯陨石坑是一个杀手的指纹,可能造成了地球上75%以上的生命的毁灭,沐鸣注册登录包括所有非鸟类恐龙(SN: 1/25/17)。2016年,一组科学家历史性地长途跋涉到这个部分被淹没的陨石坑,在岩石深处钻孔,从多个角度研究犯罪现场。
 
休斯顿月球和行星研究所的行星科学家大卫·克林就是这些研究人员中的一员。十多年前,克林在希克苏鲁伯发现了证据,表明带有撞击迹象的岩层——比如受到冲击的石英和熔化的球体——后来被石英和硬石膏等较新的矿物脉切开。克林认为,这些脉络表明,在撞击发生一段时间后,希克苏鲁伯地下曾有热液流动。
 
热液系统可能发生在地球构造活跃的地方,比如构造板块将海底分开的地方,或者像黄石公园下面的地幔柱上升到地壳的地方。在这些地区,通过地壳上升的熔岩使已经在地壳内循环的水过热。
 
但是尤卡坦半岛在构造上是静止的,已经有6600万年了,克林说。因此,作为国际海洋发现计划(International Ocean Discovery Program)前往希克苏鲁伯(Chicxulub)的远征364号的一部分,他和同事们在陨石坑环下钻了1335米,取回了沉积物和岩石的长岩心。
 
然后,研究小组分析了岩心中发现的矿物质。很明显,它们被水热改变了。它是普遍和明显的,”克林说。循环海水的高温引起了岩石内部的化学反应,将一些矿物转变成另一些矿物。通过识别不同类型的矿物,研究小组确定流体的初始温度在300摄氏度以上,之后冷却到90摄氏度左右。
 
陨石坑下的化学改变的岩石延伸到陨石坑的峰环以下大约四五公里,沐鸣平台注册登录官网这是一个巨大的陨石坑内的环形山区。Kring说,水热变化区覆盖的面积是黄石喷口系统的九倍多。古地磁资料表明,水热系统持续了一百多万年。
 
岩心
 
从希克苏鲁伯陨石坑中提取的岩石和沉积物的核心揭示了岩石中厘米大小的空洞,其中含有热液作用改变的矿物质。在这里,撞击角砾岩(一种由破碎的碎片被细粒沉积物粘合在一起形成的岩石)中的微小孔洞包含了在200摄氏度左右形成的analcime(透明晶体)和在250摄氏度左右形成的dachiardite(红色晶体)。
 
研究人员说,这些条件可能也培育了类似于在黄石沸腾的池塘中茁壮成长的极端微生物的生命。除了富含金属的流体可以为微生物提供能量来源外,希克苏鲁伯岩心还揭示了岩石的多孔性和渗透性——换句话说,充满了相互连通的角落和缝隙,可能是微生物舒适的避难所。
 
“这看起来像是一个完美的栖息地,”克林说。
 
克林之前曾提出,毁灭生命的破坏性撞击也可能创造出诱人的栖息地——不仅在地球上,沐鸣平台登陆线路而且可能在其他行星上,比如火星上。更令人好奇的是,在远古撞击下形成的热液系统可能是地球生命起源的地方(SN: 3/1/13)。
来自月球陨石坑的证据表明,大约39亿年前,地球曾被小行星猛烈撞击(SN: 10/18/04)。地球上大多数更古老的陨石坑早已消失或被地球表面不断的构造循环所改变(SN: 12/18/18)。斯坦福大学的地球物理学家Norman Sleep没有参与这项研究,他说,因此,希克苏鲁伯地下的热液系统提供了一扇窗,让我们得以更深入地了解过去这类系统的实际样子。“它展示了这个过程的现实,”Sleep说。
 
这项新研究可能为撞击下生命繁荣的可能性奠定了基础。但是克林说,在希克苏鲁伯的地下是否真的存在微生物的特征还有待未来的研究。
 
“让我澄清一下:这篇论文没有微生物存在的证据,”Kring说。“我们拥有支持地球其他地方生命的热液系统的所有特性。”
 
提供了水、化学物质和能量的远古环境“是承载[生命]起源和早期进化的非常有希望的候选者,”没有参与这项研究的美国宇航局天体生物学家大卫·德·马莱说。撞击产生的热液系统并不是唯一的这样的环境;德斯马莱说,研究人员还为温泉提出了令人信服的理由。
 
这是一个持续的争论,他补充道,“我认为热液系统是天体生物学非常有前途的探索目标。”