白垩纪-第三纪灭绝事件的理论假说

关于白垩纪-第三纪灭绝事件的成因，科学家们目前已提出数个理论。这些理论多关注于撞击事件，或是火山爆发，某些理论甚至认为两者都是原因。在2004年，J. David Archibald与David E. Fastovsky试图提出一个结合多重原因的灭绝理论，包含：火山爆发、海退、以及撞击事件。在这个理论中，白垩纪晚期的海退事件，使陆地与海洋生物群落面临栖息地的改变或消失。恐龙是当时最大的脊椎动物，首先受到环境改变的冲击，多样性开始衰退。火山爆发喷出的悬浮粒子，使得全球气候逐渐冷却、干旱。最后，撞击事件导致依赖光合作用的食物链崩溃，并冲击已经衰退的陆地食物链与海洋食物链。多重原因理论与单一原因理论的差别在于，单一原因难以达成大规模的灭绝事件，也难以解释灭绝的模式。
虽然白垩纪-第三纪灭绝事件造成许多物种灭绝，但不同的演化支，或是各个演化支内部，呈现出明显差异的灭绝程度。由于大气层中的微粒遮辟了阳光，减少抵达地表的太阳能，依赖光合作用的生物衰退或灭绝。在白垩纪晚期，食物链底层是由依赖光合作用的生物构成，例如浮游植物与陆地植物，如同现今的状况。证据显示，草食性动物因所依赖的植物衰退，而数量减少；同样地，顶级掠食者（例如暴龙）也接连受到影响。 在1980年，诺贝尔物理学奖得主路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）、与儿子沃尔特·阿尔瓦雷茨（Walter Alvarez）、弗兰克·阿萨罗（Frank Asaro）、海伦·米歇尔（Helen Michel）等人发现，全球的白垩纪与第三纪交接地层，地层中的铱含量高于正常标准；举原始研究中的两个地层为例，铱含量分别是正常标准的30倍、130倍。铱（Ir）是种地球地壳中非常少见的金属，属于亲铁元素；大部分的亲铁元素在行星分化的过程中沉降到地核部分，例如铁。由于大部分小行星与彗星常发现铱元素，阿尔瓦雷茨等人认为在白垩纪与第三纪的交接时期，曾有颗小行星撞击地球表面。早在1950年代时，已经有类似的撞击事件理论，但当时没有发现任何证据。
在2007年9月，美国科罗拉多州美国西南研究院的研究人员威廉·波特克（William Bottke）与数位捷克籍的科学家，利用电脑计算出希克苏鲁伯撞击事件的可能肇事者。根据他们的模拟计算结果，该陨石坑有90%的可能性是由一个名为巴普提斯蒂娜（298 Baptistina）的小行星所造成的，该小行星直径接近160公里，目前运行于火星与木星之间。
根据推论，在1亿6000万年前，巴普提斯蒂娜小行星被一颗直径约55公里的未命名小行星撞击后粉碎，主要的碎片形成巴普提斯蒂娜族小行星带，而某些碎片则闯入地球的公转轨道，其中一颗直径10公里的碎片，在6,500万年前撞击了墨西哥犹加敦半岛，形成希克苏鲁伯陨石坑。另外，月球表面的第谷环形山形成于1亿800万年前，也可能是巴普提斯蒂娜族小行星带的撞击结果。
撞击事件会造成大量的灰尘进入大气层，遮辟阳光，时间长达1年或1年之内。另外，大量的硫酸以气溶胶的形式进入平流层中，使抵达地表的日照量降低10%到20%，妨碍植物进行光合作用；平流层内的气溶胶完全沉降，可能需要10年之内的时间，这将导致植物、浮游植物的大量消失，而在食物链上层的草食性动物、掠食性动物也跟着灭亡。
而以生物有机碎屑为食的小型生物，受到灭绝事件的影响较小。撞击事件后的数小时内，会有大量的红外线穿透大气层，对曝露在外的生物造成伤害。撞击与再度落下的喷出物，会造成全球性的火风暴。白垩纪晚期的大气层氧含量高，会助长各地的火势；而第三纪早期的大气层氧含量，呈现下降的迹象。如果当时曾发生全球性的火风暴，大气层中的二氧化碳含量将上升，并在空气中的灰尘、微粒沉降后，继续造成短期的温室效应。在撞击事件时存活的生物，可能因上述效应而死亡。
撞击事件可能会造成酸雨，这依撞击发生地点的地层成分而定。但科学家指出，酸雨造成的影响相对而言较小，而且最多持续约12年。大自然环境会将酸雨稀释、中和，而且灭绝事件的部分幸存者对酸雨相当敏感，例如青蛙，显示酸雨并非灭绝事件的重要因素之一。撞击产生的灰尘、可能还有带硫的气溶胶，会在大气层中慢慢沉降，最多不超过10年，所以只能解释迅速的灭绝原因。
位于墨西哥犹加敦半岛沿岸的希克苏鲁伯陨石坑，是最符合阿尔瓦雷茨理论的陨石坑。在1978年，Glen Penfield发现并进行希克苏鲁伯陨石坑的鉴定工作。在1990年，其他研究人员完成希克苏鲁伯陨石坑的研究，该陨石坑呈椭圆形，平均直径为180公里，规模符合阿尔瓦雷茨理论的推测。
从陨石坑的地点与形状判断，该小行星撞击到了陆地与海洋交界的地方，除了造成大量灰尘与微粒，还有大型的海啸。加勒比海与美国东部的数个地层，在当时为陆相地层，却发现来自海洋的砂；在其他的海相地层，则发现来自陆地的植物碎屑与岩石。撞击发生处有碳酸钙地层，这将产生大量的二氧化硫气溶胶，也会降低地表的日照量，造成酸雨，对植物、浮游生物、具有钙质外壳的生物造成伤害，例如颗石藻与软体动物。大部分的古动物学家同意在6,500万年前曾有发生小行星撞击地球，但撞击事件是否还有其他因素，仍在研讨并探究中。 因为火山的爆发，二氧化碳大量喷出，造成地球急激的温室效应，使得植物死亡。而且，火山喷火使得盐素大量释出，臭氧层破裂，有害的紫外线照射地球表面，造成生物灭亡。
意大利著名物理学家安东尼奥-齐基基最近提出，造成恐龙大绝灭的原因很可能是大规模的海底火山爆发。
齐基基教授认为，白垩纪末期，地球海洋底下发生了一系列大规模的火山喷发，从而影响了海水的热平衡，并进而引起了陆地气候的变化，因此影响了需要大量食物维生的恐龙等动物的生存。他的理由是，现代海底火山爆发对海洋和大气产生的影响是众所周知的，只是其影响程度比起6500万年前发生的海底火山爆发的程度小多了。
齐基基教授认为，过去，科学界对海底火山爆发的情况了解的很少，现在需要对这种严重影响地球环境的现象进行深入的研究。他举例说，格陵兰过去曾经生长着茂密的植被，但是当全球性的海洋水温平衡变化以后，寒冷的洋流改变流向后经过了格陵兰，从此把这个大大的岛屿变成了冰雪覆盖的大地。这是海洋水温平衡变化对气候产生巨大影响的一个典型实例。海底火山活动是影响海洋水温平衡变化的一个重要因素。因此，齐基基教授认为应该将海底火山的大规模喷发引起的海洋水温平衡变化作为研究恐龙灭绝问题的一个重要参考因素。