希克蘇魯伯隕石坑位于墨西哥尤卡坦半島，隕石坑整體略呈橢圓形，平均直徑約有180公里，深達1.5公里。是地球表面最大的撞擊地形之一。
20世紀50年代，墨西哥石油公司在尤卡坦半島進行石油勘探時發現了暗示隕石撞擊的奇怪地質現象。1980年，諾貝爾物理學獎得主沃爾特·阿爾瓦雷茨與兒子沃爾特、以及弗蘭克·阿薩羅、海倫·米歇爾等科學家團隊研究發現，全球白堊紀與古近紀交接的地層中銥含量超標，給撞擊說提供了確切的證據，小行星撞擊導致白堊紀恐龍滅絕才逐漸成為科學界主流共識。20世紀90年代，希克蘇魯伯隕石坑被發現，進一步證實了行星撞擊導致恐龍滅絕的假說。
希克蘇魯伯隕石坑的形成與一次巨大的小行星撞擊事件緊密相關。科學家推測，約在6600萬年前，一顆直徑至少10公里的小行星以45°~60°的較大轉軸傾角撞擊了地球墨西哥灣淺海，其在撞擊后完全蒸發，釋出高達4.0×10^23焦耳的能量，相當于100萬億噸黃色炸藥（95.465萬億噸TNT當量），隨后海水高速涌入并沖出，引發了巨型“崩塌波”海嘯席卷全球。同時撞擊掘起了海底物質，大量粉塵進入平流層，遮蔽了太陽光，導致了全球溫度驟降。氣候環境的驟變對地球生物造成了毀滅性打擊，最終導致了包括恐龍在內的全球超過70%的生物滅絕。
位置境域
希克蘇魯伯隕石坑位于墨西哥尤卡坦半島，隕石坑整體略呈橢圓形，平均直徑約有180公里；造成坑洞的隕石，直徑推測約有10公里，撞擊后完全蒸發，釋出高達5.0×10^23焦耳的能量。是地球表面最大的撞擊地形之一。
成因
隕石撞擊
希克蘇魯伯隕石坑是地球上已知最大的隕石坑之一，其形成與一次或多次星體撞擊事件緊密相關。主流觀點認為，希克蘇魯伯隕石坑是由一顆巨大的小行星單次撞擊地球形成的。盡管單次撞擊說得到了廣泛支持，但仍有一些科學家認為希克蘇魯伯隕石坑可能是由多次星體撞擊形成的。他們指出，隕石坑內部的地質結構顯示出多層次的特征，這可能意味著該地區經歷了多次撞擊事件。然而，這一觀點尚未得到確鑿的證據支持，因此仍存在爭議。
希克蘇魯伯撞擊坑是由一次較大轉軸傾角(與水平面夾角45度到60度之間)的小行星撞擊造成。這顆小行星可能是一顆罕見的碳質小行星，它起源于木星軌道之外的外太陽系。在撞擊地球之前，它可能因受到行星引力等因素的影響而改變了軌道，最終與地球相撞。6500萬年前，一顆直徑約10公里的小行星撞擊了北美墨西哥灣尤卡坦半島的一處淺海。小行星以20公里每秒的速度高速進入大氣層，擠壓和摩擦大氣，形成強烈的沖擊波和灼熱的熱輻射，瞬間點燃了周圍的森林，并在數小時內傳導到全球，引發全球森林大火和海嘯。小行星沖入海底，形成了直徑約180公里的希克蘇魯伯撞擊坑。其撞擊后完全蒸發，釋出高達5.0×1023焦耳的能量，相當于120萬億噸黃色炸藥，海水高速涌進隕石坑，然后又沖出，形成巨型“崩塌波”海嘯。24小時之內，海嘯以最高143公里的時速從墨西哥灣擴散到大西洋，同時通過連接墨西哥灣和太平洋的中美洲的海道進入太平洋，進而席卷全球。撞擊點附近的海嘯高達1500米，擴展到南太平洋和北大西洋后，浪高仍有14米。撞擊體的碎片與撞擊產生的噴出物噴射出大氣層后，在未充分冷卻的情況下落回地球表面，可能引發全球性火風暴和火雨，并導致森林火災。無法在地下或水中躲避的生物，大部分因火災或高溫死亡。而極大的撞擊波傳入地下，會在全球各地引發地震與火山爆發。撞擊波穿透地球后匯集至對跖點，會加劇附近印度大陸的德干暗色巖事件，使德干高原的巖漿噴發量劇增，達到了噴發的最大值。撞擊事件和火山爆發會造成大量塵埃進入平流層，遮蔽了太陽光，導致了全球溫度驟降，地球進入一個長達幾十年的“冬天”。植物光合作用近乎停滯，地球生態鏈遭到巨大破壞，植物和以植物為生的動物生存受到影響。同時，大氣中的硫酸也會形成酸雨落到地表，腐蝕森林，使海洋酸化，導致海洋浮游植物和藻類的大量死亡。氣候環境的驟變對地球生物造成了毀滅性打擊，最終導致了包括恐龍在內的全球超過70%的生物滅絕。撞擊事件及其引起的火山爆發也能造成大量二氧化碳進入大氣層，在核冬天過后形成明顯的溫室效應。在2008年2月，德州大學的Sean Gulick等人利用地震學資料，提出該隕石撞擊到的水域，比往常所認定的更深。
哈佛大學科學教授Avi Loeb，Frank B. Baird Jr.小教授和天體物理學家Amir Siraj '21在《科學報告》發表的一項研究中提出了一種可以解釋這一災難性天體的起源和歷程的新理論。Loeb和Siraj使用統計分析和引力模擬說對可能的理論進行了分析。他們認為希克蘇魯伯石隕石應該是起源于太陽系邊緣的碎屑球體奧爾特云（Oort cloud）的彗星，而不是小行星。彗星本身很大一部分在木星的軌道上被其引力場沖出了航道，并被送往靠近太陽的地方，然后受到了太陽強大的潮汐力分崩離析，形成了很多彗星碎片。這增加了這類彗星的速度，因為這些碎片每250至7.3億年左右經過地球的軌道并撞擊地球一次。
地質演變
希克蘇魯伯隕石坑經歷了長期的侵蝕和沉積作用，其邊緣和底部逐漸被雨水、風力等自然力量侵蝕，形態發生了顯著變化。在1991年，希爾德布蘭與Penfield等人研究希克蘇魯伯隕石坑的地質特征與構成。希克蘇魯伯隕石坑覆蓋在地底下方1,000米處，上方覆蓋著泥灰與石灰巖，這些地層最早自古新世形成。希克蘇魯伯隕石坑的下方則是厚達500米的安山巖與角礫巖，在撞擊地點經常發現這些火成巖；還發現常在撞擊地點發現的大量長石與輝石，以及沖擊石英。K-T界線位在地底下600米到1,100米之間；而隕石坑外5公里處的K-T界線，位于地底下約500米處。希克蘇魯伯隕石坑周圍的泥沙、巖石碎片等沉積物不斷堆積在撞擊坑內，部分填充了空間，使得隕石坑逐漸被埋藏在地表和海底沉積層之下。隕石坑周圍的天然井，顯示該隕石坑撞擊后形成海盆，存在于第三紀時期。這個地下水層會溶解石灰巖層，形成洞穴與天然井。研究人員也在海地發現似玻璃隕石證據。科學家通過鉆探采集到了希克蘇魯伯隕石坑的核心樣本，其中，少量的原始花崗石基巖在撞擊后像液體一樣流動，并在塌陷前反彈至高達10千米的位置，形成了顯著的峰值環特征，這一圓形山脊位于坑邊緣內部，被角礫巖所覆蓋。角礫巖是希克蘇魯伯隕石坑的主要巖石類型之一，由碳酸根、白云質石灰巖和硬石膏等礦物組成，通過X射線衍射分析可以確定其具體礦物成分，如石膏、硬石膏、白云石和方解石等，這些角礫巖來自近端噴出物沉積，代表了撞擊事件的目標巖石。此外，核心樣本中還發現了覆蓋在結晶基底上的砂巖，可能代表撞擊前的沉積環境或撞擊過程中的沉積物，以及細粒的變質石英巖，這些巖石可能是撞擊前基底的一部分，在撞擊過程中受高溫高壓影響發生變質作用。
發現歷史
早在1951年，墨西哥石油公司（PEMEX）在尤卡坦半島進行石油勘探時，開鑿了多個研究用鉆井。其中一個鉆井在鉆探到1.3公里深度時，遇到了一層異常厚的安山巖層。安山巖是一種火山巖，通常形成于高溫高壓的環境下，而隕石撞擊也可能產生類似的條件，導致安山巖的生成。然而，當時科學家對這一發現的理解有限。盡管安山巖的存在可能與隕石撞擊有關，但鉆探團隊更傾向于將其解釋為火山活動的產物，認為這可能是一個火山錐的構造。這一解釋在當時被認為是合理的，盡管尤卡坦半島并沒有其他火山活動的跡象。
1980年，諾貝爾物理學獎得主沃爾特·阿爾瓦雷茨與兒子沃爾特、以及弗蘭克·阿薩羅、海倫·米歇爾等科學家團隊研究發現，全球白堊紀與古近紀交接的地層中銥含量超標，給撞擊說提供了確切的證據，小行星撞擊導致白堊紀恐龍滅絕才逐漸成為科學界主流共識。到了20世紀90年代，隨著墨西哥灣下125英里寬的希克蘇魯伯隕石坑的發現，該隕石坑的年齡與巖層相同，進一步證實了行星撞擊導致恐龍滅絕的假說。這次撞擊引發了大海嘯、地震和火山爆發等一系列災難性后果，導致全球氣候劇變，最終造成了恐龍的滅絕。
科學家在1991年發現希克蘇魯伯隕石坑后花了十年時間進行海洋鉆探，30年里只進行了兩次鉆探。1996年一組加利福尼亞州地區的研究團隊使用衛星影像展開研究。他們發現以Chicxulub為中心，在Penfield發現的環形上分布著陷洞構造，這些下陷的洞或天然井被認為是撞擊坑邊緣的滑動與崩塌所造成的。此后更多的研究，都指出希克蘇魯伯隕石坑確實存在；還有一些研究宣稱該撞擊構造另有一個大坑，直徑300公里；多數人研究的坑體只是小的內坑。2001至2002年一個大型國際科學聯盟在隕石坑邊緣附近進行的1511米深的鉆探。結合勘測數據和這個地區地震報告分析發現，這些破碎的巖石形成嵌套環狀全在同一個時期。
研究與假說
自20世紀80年代以來，由于科學家們在地質層中發現了小行星塵埃，因此，小行星撞擊地球而非一系列火山噴發導致了恐龍滅絕并引發了其他全球性災難，一直是學界主要的假說。但學界也存在不同聲音：例如古動物學家羅伯特·巴克（Robert Bakker）提出，若發生如此規模的滅絕事件，青蛙應無法存活，但事實上青蛙存活了下來；普林斯頓大學的Gerta Keller則根據希克蘇魯伯的巖芯樣本指出，希克蘇魯伯撞擊事件發生于滅絕事件之前30萬年，因此并非滅絕事件的主因。
20世紀90年代，隨著墨西哥灣下125英里寬的希克蘇魯伯隕石坑的發現，行星撞擊導致恐龍滅絕的假說得到了進一步證實，因為該隕石坑的年齡與巖層相同。證明小行星塵埃跡象的是銥元素，這種元素在地殼中很罕見，但在某些類型的小行星中含量較高。在這項新的研究中，研究人員從埋在海底的火山口收集了近3000英尺約合914.4米的巖芯。在隕石坑中，撞擊后數天至數年沉積下來的沉積層非常厚，因此科學家能夠精確地確定，這些塵埃僅在撞擊后20年就形成了。研究人員表示，銥元素分析是由奧地利、比利時、日本和美國四個國家的獨立實驗室進行的，因此可以確保得到正確結果。除了銥，隕石坑部分還顯示出與小行星物質相關的其他元素的含量有所上升。這些“小行星元素”的濃度和組成與在世界各地52個地點的地質層測量結果相似。通過在標志著滅絕時間的確切地質位置的隕石坑內發現小行星塵埃與匹配的化學指紋，這項新研究證實了行星撞擊地球導致恐龍滅絕的假說。
2007年9月，《自然》雜志的一篇研究中，美國西南研究院威廉·波特克為首的一個科學團隊，利用電腦建模計算出撞擊事件的主要“肇事者”，是一顆名為巴普提斯蒂娜的小行星（編號為298）。這顆小行星直徑有160公里，仍運行于火星與木星之間，在1.6億年前與一顆直徑約55公里的未命名小行星相撞后碎裂，主要的碎片形成巴普提斯蒂娜族小行星帶，其中一塊約10公里的碎片飛向了地球，在墨西哥尤卡坦半島希克蘇魯伯形成了希克蘇魯伯隕石坑，根據模擬計算結果，該隕石坑有90%的可能性是由此造成。但《科學》雜志8月15日發表的一項研究推翻了這個結論。研究團隊經過對撞擊地點獲得的巖石樣本分析，發現了“釕簽名”。所謂“釕簽名”，就是在樣本中發現釕的同位素特征，來自太陽系不同位置的天體，這些特征會不同。研究發現認為，這顆6600萬年前撞擊地球，導致白堊紀大滅絕的“罪魁禍首”并非來自小行星主帶，而是來自外太陽系。
2020年5月，自然科研旗下國際學術期刊《自然-通訊》最新在線發表一篇行星科學研究論文稱，約在6600萬年前形成的墨西哥希克蘇魯伯隕石坑(Chicxulub crater)，是由一次較大轉軸傾角(與水平面夾角45度到60度之間)的小行星撞擊造成。最新研究論文通訊作者、英國倫敦帝國理工學院行星科學家加雷斯·柯林斯(Gareth Collins)和同事，利用一個模型模擬了希克蘇魯伯隕石坑的形成，以確定小行星飛來的方向和撞擊角度。他們利用3D數值模擬分析了4種不同的撞擊角度：90度、60度、45度、30度，基于這些數據和地球物理學觀測結果，認為該隕石坑是由來自東北地區方向的一次傾角較大(與水平面夾角45度至60度)的撞擊造成的。
參考資料 >
溯源恐龍滅絕的起因!哈佛科學家起底奇克蘇魯伯隕石的來龍去脈.中國數字科技館.2025-02-10
科學家將首次對造成恐龍滅絕的隕石坑鉆探.中國數字科技館.2025-02-07
小行星撞擊地球事件被準確復原.百家號.2025-03-04
Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico.SAO天體物理學數據系統.2025-02-16
“釕簽名”證實：6600萬年前的大毀滅來自外太陽系？.中國科技新聞網.2025-02-15
新發現證實行星撞擊導致恐龍滅絕.環球網.2025-02-07
尤卡坦的半島風情.微信公眾號平臺.2025-03-10
科學家鉆探到達希克蘇魯伯撞擊坑.中國科學院.2025-03-04
如何科學地“杞人憂天”——關于小行星撞擊那些事丨Calling太空.騰訊網.2025-02-16
最新研究：較大傾角小行星撞擊造成墨西哥希克蘇魯伯隕石坑.中國新聞網.2025-02-17
Chicxulub Crater, Yucatan: Tektites, impact glasses, and the geochemistry of target rocks and breccias .geoscienceworld.2025-02-17
地質科學.隕石坑.2025-03-14
海底隕石坑還原“天地對撞”真相.參考消息.2025-02-10
sciencemag.sciencemag.2025-03-14