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《一》引言:K-T 界線〈K-T Boundary〉是近二十年來地質學界、生物學界、太空學界等最熱門的話題之一,主要是探索恐龍滅絕的原因;由於這個主題有助於喚起人們對自然生態的重視,因此我們博物館不惜重資,向不同國家購買K-T Boundary的標本。K-T Boundary中的K是the Cretaceous period 白堊紀的簡寫〈C簡寫已被寒武紀用掉了〉,T則是the Tertiary period 第三紀的簡稱,K-T Boundary即K-T 界線時間是65.5百萬年前,所代表的含意即中生代恐龍時期的結束,而新生代哺乳動物時期的來臨。

《二》K-T界線的爭議:在地質學原本不同時期即有不會的代表地層,不足為奇,為何K-T Boundary最為大家所重視?原來在近百年發現恐龍化石之後,大家對這種超巨大的動物無不嘆為觀止,並且也認為是地球進化史上相當成功的物種之一,但是為何會突然消失呢?在1980年之前有許多不同的假說,包括火山活動、冰河時期、隕石撞擊、病毒病菌等傳染病......,各家說法沒有交集也苦無證據。而在1980年一個由地質學家沃爾特阿爾瓦雷斯Walter Alvarez 〈父親是諾貝爾物理獎得主路易斯沃爾特阿爾瓦雷斯 Luis Alvarez〉領導的研究小組〈成員還有化學家弗蘭克阿薩羅 Frank Asaro 和海倫米歇爾斯Helen Michels 〉,發現在世界各地的K-T界線銥的含量竟比地殼平均值高30倍至130倍;由於銥在地殼含量很少在小行星等隕石較常見,因此該小組初步認為恐龍的滅亡是因為大流星撞擊地球所產生的結果,原本以為已經找到答案爭論便可以停止,卻沒想到引發更大的質疑與辯論,包括〈1〉如果是,那隕石坑在那裡?隕石有多大?〈2〉如果是,為何K-T界線附近不見大量的恐龍化石?〈3〉如果是,為何昆蟲、兩棲類、蜥蝪....卻活的好好的?以及其他奇奇怪怪的題目紛紛出籠。然而K-T界線異常的銥含量確是事實,到底真相是甚麼?顯然還有一段很長的路要走。

《三》希克蘇魯伯隕石坑的發現:在大流星撞地球的假設提出之後,支持這項說法的學者推算隕石大小應該有10Km這麼大,隕石坑直徑則約有300Km〈大小與隕石組成、速度、地殼情況有關所以誤差較大〉。1951年墨西哥石油公司在猶加敦半島探勘石油發現該地許多地質特殊之情形如深處有厚層安山岩,1978年探勘石油的地質工程師Glen Penfield發現該地重力與磁力異常之現象,並形成環狀對稱結構,相信是個隕石坑;1981年亞利桑那大學的研究生艾倫·希爾德布蘭(Alan R. Hildebrand)到海地進行K-T界線研究,在棕綠色黏土沉積物中找到了高含量的銥、衝擊石英以及類似玻璃隕石的風化物質,以為前述撞擊的大隕石坑就在加勒比海附近;然而一直到二十世紀末才確認形成K-T界線的大隕石就是落在猶加敦半島的尤卡坦海岸Yucatan Pennisula並命名為希克蘇魯伯隕石坑Chicxulub Crater。按此估算隕石大小為10Km,隕石坑直徑180Km,隕石速度達20Km/S。

                                  圖一  希克蘇魯伯隕石坑的位置

                圖二   希克蘇魯伯隕石坑相對於當時地球的位置〈大西洋當時還很窄〉

        圖三  海地Haiti的K-T 界線標本,內含玻璃隕石與衝擊石英

  圖四  衝擊石英Shock-metamorphosed Quartz只發生在隕石撞擊與核彈爆炸

《四》是希克蘇魯伯隕石造成恐龍毀滅的嗎?坑找到了,但是爭議並沒有結束,即使科學家計算出該隕石釋出的能量是氫彈的200萬倍;因為在同時期印度也發生大規模火山爆發產生德乾地盾Deccan Traps覆蓋面積達51.2萬平方公里,產生溫室氣體不容忽視,這方面西方科學家投入的心力顯然比較不足,但是我們相信火山不會無緣無故大規模爆發,因此有部分學者以為撞擊地球的隕石可能分裂成若干碎片撞擊在不同位置〈如前陣子慧星撞木星的情況〉,也有可能是不同流星在相近時間撞擊〈五千四百萬年死亡大週期的假設〉,之後在印度外海發現疑似火山口濕婆隕石坑大小為400*600Km〈海洋地殼較薄撞擊坑可能較大〉,由於撞擊在海洋產生的效果不同產生碎片也分散較近,使得地質學家以K-T 界線的分佈狀況認為只有希克蘇魯伯隕石之一次大撞擊,所以德乾地盾的詳情仍有待研究與確認。雖然如此針對K-T界線之流星撞擊地球導致恐龍滅絕的反對聲音逐漸減少。

             圖五  位於法國Bidard的K-T 界線

    圖六 位於義大利Gubbio的K-T 界線,在此地確認K-T 界線含豐富銥元素

圖七  在加州 Trinity  River 找到的銥晶體,注意有幾粒呈現是由熔化後凝固,因此相信是由流星所帶來的,而最可能的流星之一就是希克蘇魯伯隕石。

《五》恐龍滅亡過程的假設:〈1〉立即性:撞擊時產生瞬間高溫、震爆波、海嘯、森林大火〈當時氧氣濃度達35%易引發大火,由證據顯示有但非全面性〉,導致許多生物立即死亡。〈2〉地球生態環境破壞與改變:分析K-T 界線中存在的植物花粉與孢子,在白堊紀蕨類孢子只佔10~40%,然而在K-T 界線卻高達80甚至100%,顯花植物怎麼了?在許多地方的K-T 界線是由煤所組成如下圖:

        圖八  加拿大Trochu Alberta的K-T 界線是煤的形態

是不是意味著許多植物的死亡?隕石撞擊產生的塵埃、火山的灰燼與硫酸氣體阻擋陽光對地面的照射,森林大火與火山放出的二氧化碳產生溫室效應,讓地表變得又暗又溼又熱只適合蕨類生長;因此我們相信,食物鍊破壞生態的改變才是讓恐龍邁入滅亡的原因,其過程可能長達數萬年,這也可以解釋為何K-T 界線附近並沒有特別多的恐龍化石。

《六》省思:與恐龍相比,人類還是個初級生,因為恐龍主宰地球的時間將近二億年,人類卻只有數十萬年;雖說人類有所謂的智慧,但在這短暫的時間人類卻將要把自己的生態環境破壞殆盡,不禁要問智慧是要讓人類生存更久,還是讓人類早日毀滅?               

                                                                  記於2009年12月24日15:00  積舟

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