大约6600万年前,希克苏鲁伯小行星撞上地球,掀起海啸,抛下炽热的碎片,消灭了非鸟类恐龙和许多其他物种。但它留下的并非全是毁灭。这颗太空岩石击中了如今部分被淹没的尤卡坦半岛,在海底,撞击产生的热量足以形成一个热液系统,持续了800万年,可能曾是生命的温床。

2016年,研究人员在撞击区钻取样本时,研究了小行星撞击形成的岩石类型。这让我们更深入地了解了这场灾难性事件发生后立即和长期的影响。

撞击强度足以导致地表深处变形。地下效应深达35公里(近22英里),包括大量岩石熔化。暴露在海水中的岩石变得多孔。热水渗入孔隙,形成了热液系统。热水涌入冰冷深海的一个孤立区域,可能吸引了微生物,甚至其他在其他地方难以生存的生命形式。

最近,另一个研究团队,由格拉斯哥大学SUERC同位素科学中心的地质学家和行星科学家安妮玛丽·皮克斯吉尔领导,研究了岩石样本,以寻找更多关于其形成和持续时间的证据。他们发现,这个热液系统的规模及其持续时间此前都被低估了。人们曾认为它只存在了约200万年,但新的分析发现,它在尤卡坦半岛地下深处至少持续了四倍于此的时间。

“更长的热液活动期将为前生命化学反应的发生、生命的发育以及微生物在其起源地之外茁壮成长和传播提供更长的机会窗口,”皮克斯吉尔在发表于《通讯地球与环境》的一项研究中表示。

其他撞击形成的热液系统遍布全球。尽管这些系统因热量和营养物质而被认为适宜居住,但生命的迹象一直难以找到,而将撞击的时间与促成生命繁荣的过程联系起来更是难上加难。在70个具有热液活动的海底撞击坑中,只有8个发现了微生物定殖。

皮克斯吉尔和她的团队想弄清楚的是,希克苏鲁伯撞击是否可能创造了宜居条件,因此她分析了岩石样本,以确定何时最有可能宜居。这项工作并未回答该陨石坑中的热液系统是否真的有人居住。

研究人员深入探究了撞击坑带来适宜吸引和维持生命的高温及其他条件持续了多久。持续较长时间的宜居条件允许更多时间来吸引在热液喷口周围建立群落的生物。

为了确定希克苏鲁伯热液系统的持续时间,皮克斯吉尔在现场钻取了1公里深的样本。然后,她对从现场回收的长石样本进行了放射性同位素测量。长石含有钾,钾衰变为氩可以表明岩石的年龄。月球岩石和火山岩层就是这样测年的。

岩石中发现的氩痕迹表明钾的衰变。由于这种气体也会从熔融岩石中逸出,这提供了岩石何时凝固的度量。通过钾-氩定年法,即测量钾-40同位素相对于其衰变产物氩-40的含量,可以确定岩石熔化以来经过了多长时间。氩的水平意味着热液系统从6600万年前小行星首次撞击时起一直保持加热状态。