造成恐龍滅絕的隕石引發了全球性海嘯

在約6500萬年前,一顆直徑14 km的小行星撞擊地球,在當時還是淺灘的墨西哥猶加敦半島(Yucatan)附近撞出了希克蘇魯伯隕石坑(Chicxulub crater),因此這顆小行星也被稱為希克蘇魯伯小行星(Chicxulub asteroid)。這次的小行星撞擊事件,不僅在當晚引發了全球性海嘯,也是事發後白堊紀-第三紀生物大滅絕(Cretaceous-Paleogene extinction)的主因。

希克蘇魯伯小行星撞擊情形,白色區域是6500萬年前在海面下,如今在海面上的部份
希克蘇魯伯隕石坑位置

而這次我要跟大家說的,並不是生物大滅絕,而是研究地球與環境科學的Range,想要在全球尺度下模擬小行星撞擊後,波動傳遞造成的全球性海嘯。我們常聽到地震引發了海嘯,其實主要是因為地層變動造成了海水擾動,而小行星撞擊也能對海水造成擾動,發生海嘯。

6500萬年前,希克蘇魯伯小行星撞擊時引發的海嘯

在進行電腦數值模擬時,因為希克蘇魯伯小行星撞擊的位置是在墨西哥灣(Gulf of Mexico)的淺灘處,它先衝擊海面,海水傳遞波動(如同投石入水形成的漣漪),小行星很快就撞到大陸棚,和地殼碰撞擠壓,地殼變形、形成希克蘇魯伯隕石坑。模擬顯示,當希克蘇魯伯隕石坑被擠壓到1.5 km深時,周圍海水皆被衝擊的退去,而後迅速回流至隕石坑,再流出去──而海水離開、回流的往返運動,就形成了波。

舉一個生活化的例子,當偶像明星來的時候,大量粉絲一擁而上,但是靠近偶像時,周圍的保全(隕石)會把人群往外推,而最內側的粉絲只能向外退(海水被衝擊退去),同時擠壓到較外側的粉絲,大家皆往後退開,而當保全不太積極的推人群(隕石撞擊事件結束),粉絲就會再次一擁而上(海水回流),較外側的粉絲也會往內擠。因此,隕石周邊海水的運動,也會影響較遠處的海水跟著運動,就如同站在外側的粉絲也會因為內側粉絲的運動,而跟著前進、後退,形成了「波動」。

石頭入水起漣漪,隕石入海造海嘯

回到電腦數值模擬,Range的團隊利用模擬希克蘇魯伯小行星撞擊時得到的數據,像是隕石坑的大小及形狀、海水因為衝擊而衝到多高、海水的運動速度,搭配古代海底地形,模擬出全球性海嘯的狀況。(數值模擬影片:https://www.youtube.com/watch?v=Dcp0JhwNgmE

當時,在墨西哥灣,海水的流速是143 km/hr,比高速公路上的行車速度更快。而在撞擊事件發生後的24小時,大西洋和當時仍是海峽的中美地峽都受到了海嘯的影響。至於海嘯的波高,撞擊事件發生時,濺起1.5 km的波高,之後引發了20 m高的海嘯,而傳遞到地球各處之後,北大西洋、南太平洋地區的波高減小到約14 m,而北太平洋的波高則減小到4 m。海嘯模型提出之後,就要尋找支持的證據了。墨西哥灣緊鄰大西洋,因此大西洋受到的海水擾動是最直接、流速也最快,Range推測:如果海嘯發生,大西洋和地中海的沉澱與侵蝕作用被嚴重干擾,6500萬年前的海底沉積情形應會和其他時期大不同──而地質分析的結果,確實符合了海嘯模型。

原始資料:
翻譯自 https://www.space.com/42924-dinosaur-killing-asteroid-caused-giant-tsunami.html

參考資料:
https://en.wikipedia.org/wiki/Chicxulub_crater
https://www.youtube.com/watch?v=Dcp0JhwNgmE

圖片來源:[0] https://www.space.com/42924-dinosaur-killing-asteroid-caused-giant-tsunami.html[1] https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwiJvo6o-uTfAhWDWLwKHbdLCioQjRx6BAgBEAU&url=https%3A%2F%2Fwww.lpi.usra.edu%2Fscience%2Fkring%2FChicxulub%2Fregional-effects%2F&psig=AOvVaw1NKa5kuojLBLRPwWctPqIi&ust=1547269446395992[2] http://www.holtz.org/Library/Images/Slideshows/Gallery/Science/Chicxulub%20Crater.jpg[3] https://www.youtube.com/watch?v=Dcp0JhwNgmE[4] https://lifestreamscc.com/wp-content/uploads/2018/02/ripples_banner.jpg