6600万年前，一颗宽度超过5英里的小行星以每小时70,000英里的速度撞上地球，撞击瞬间便汽化。此次撞击在地质学意义上的一瞬间摧毁了大多数陆地生命，包括恐龙：厚重的尘埃遮蔽了太阳，引发了一连串灾难性事件，从食物链底端蔓延至顶端，导致地球上四分之三以上的物种灭绝——至少流行理论是这样认为的。
但如今，麻省理工学院（MIT）及其他机构的科学家发现了证据，表明一次大规模火山喷发在撞击发生前不久就已开始，也可能对物种灭绝起了作用。
研究团队对德干暗色岩区的岩石进行了精确测年。该地区位于印度中西部，保存着地球上规模最大的火山喷发之一的遗迹。根据分析，研究人员确定，这次喷发在小行星撞击前250,000年开始，并在这场巨大撞击发生后持续了500,000年，总共喷出了150万平方公里的熔岩。
这场规模巨大且持续时间漫长的火山活动可能向空气中释放了危险浓度的挥发性化学物质，污染了大气和海洋。
“如果挥发性物质释放模型是正确的，那么我们说的情况就类似于今天正在发生的事情：大量二氧化碳迅速排入大气，”麻省理工学院地球、大气与行星科学系（EAPS）研究生迈克尔·埃迪（Michael Eddy）说。“最终，这可能导致海洋酸化，杀死大量浮游生物——它们是食物链的基础。如果把它们消灭，后果将是灾难性的。”
根据德干暗色岩区新的、更精确的测年结果，研究人员认为，大规模喷发可能在恐龙灭绝过程中发挥了重要作用——尽管确切的致死机制或许永远无法确定。
“我认为这场争论永远不会消失，”麻省理工学院地球与行星科学罗伯特·R·施罗克教授萨姆·鲍林（Sam Bowring）说。“[小行星]撞击可能导致了灭绝。但也许火山喷发使环境条件有所恶化，从而加剧了撞击的影响。”
鲍林和埃迪是这篇论文的作者之一。论文发表在 《科学》杂志上，合著者还包括普林斯顿大学、瑞士洛桑大学和印度阿姆拉瓦蒂大学的同事。
双重打击
1980年以前，恐龙灭绝的确切原因尚不清楚；一种假说认为，它们是被大规模火山喷发所灭绝。（后来发现，类似事件也可能在另外两次大灭绝中发挥过作用，即二叠纪末和三叠纪末的大灭绝。）然而，1980年在意大利发现了铱——一种主要存在于地外物质中的稀有元素——这似乎说明了另一种可能。
“他们最终在20世纪90年代初发现了一个撞击坑，于是这个故事的确凿证据似乎齐全了：小行星导致了大灭绝，”埃迪说。“事实上，有几个人曾提出，有证据表明撞击发生前环境就已经恶化。”
人们早已知道，在白垩纪末期灭绝事件发生前后，印度曾发生过一次大规模喷发，但这次事件此前从未经过精确测年。麻省理工学院和普林斯顿大学的研究人员运用高精度地质年代学方法，确定德干暗色岩区岩石的年龄，以评估喷发是否早于灭绝事件开始——如果火山活动确实是灭绝原因，这一点就是必要条件。
“逐渐显现的情况是，两者或许都参与其中，”鲍林说。“恐龙的灭绝或许是双重打击造成的。”
从底层开始测年
2013年12月，研究团队前往孟买以东的德干暗色岩区进行考察。该地区以广阔的阶梯状地貌闻名。（“traps”一词在瑞典语中意为“阶梯”。）
在为期两周的时间里，研究人员寻找可能含有锆石的火山岩。锆石是一种含铀矿物，在喷发后不久形成于岩浆中，可作为非常精确的时钟，用于确定岩石的年龄；这种矿物通常结晶于二氧化硅和锆含量较高的岩浆中。
研究人员从该地区采集了50多份岩石样本，这些样本代表了规模最大的火山活动脉冲。幸运的是，这一火山岩层底部和顶部的样本中都含有锆石，使团队得以确定德干暗色岩区喷发的起始和结束时间。
研究人员分别在普林斯顿大学和麻省理工学院分析岩石，以确认一个实验室测出的年代能否在另一个实验室复现。在两所实验室中，科学家都将岩石粉碎，并分离出长度为毫米级的锆石颗粒。为了确定锆石及其来源岩石的年龄，研究团队测量了铀与铅同位素的比例。
研究团队的分析表明，德干暗色岩区开始喷发的时间比小行星撞击早250,000年，并在撞击后继续喷发了500,000年。
“主要火山活动脉冲持续了750,000年，但如果能知道这段时间内岩浆是否持续稳定涌出，或者岩浆活动脉冲是否集中在更短的时间内喷发，那就更好了，”埃迪说。“我们能否把时间精度提高到10,000年，看看单次火山活动脉冲与环境变化之间是否存在相关性？这是这项研究接下来需要推进的方向。”
鲍林补充道：“我们在大灭绝事件测年方面不断进步，但对其成因的理解并没有取得同等程度的提升。现在时间测定得如此精确，我认为会有人重新研究成因，并投入新的热情。”
本文由 麻省理工学院新闻网合作发布。发表本文并不代表世界经济论坛认可其中的观点。
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作者：詹妮弗·朱（Jennifer Chu）是麻省理工学院新闻网的特约撰稿人。
图片：伊森彗星（Comet ISON）的影像，摄于美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心（MSFC），曝光时间为五分钟，拍摄时间为11月8日上午5:40（美国东部标准时间，格林尼治标准时间1040）；图片由美国国家航空航天局提供。路透社/Aaron Kingery。