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澳大利亞奧特衛(wèi)普的一個(gè)70公里寬（43?英里）的撞擊結(jié)構(gòu)的歷史可以追溯到22億年，是地球上已知最古老的小行星隕石坑。令人著迷的是，這顆小行星可能會(huì)陷入巨大的冰蓋中，從而引發(fā)了全球范圍的變暖期。

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圖解：藝術(shù)家所作的大型小行星撞擊地球概念圖。圖片來(lái)自于：Don Davis/SWRI

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日前Nature Communications發(fā)表了新的研究論文，該研究的內(nèi)容已經(jīng)被大眾所普遍接受——位于澳大利亞西部的亞拉布巴隕星坑是當(dāng)前已知地球上最古老的隕星坑。亞拉布巴星隕坑大概已經(jīng)有22.29億年的歷史了。它比位于南非并且寬度大概為200公里（120英里）的弗里德堡隕石坑還多存在大概2.1億年的歷史。澳大利亞安大略省的薩德伯里隕石坑也要較亞拉布巴少大概3.8億年的歷史，薩德伯里隕石坑有著180公里（112英里）的寬度。

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蒂蒙斯·埃里克森是該項(xiàng)研究的第一作者。他就職于NASA約翰遜空間站中心，曾經(jīng)就讀于科廷大學(xué)。他和他的同事們提供的證據(jù)表明一個(gè)寬度大約為7公里的小行星撞擊了一塊巨大的冰蓋從而形成了亞拉布巴隕星坑。此次撞擊產(chǎn)生了大量的水蒸氣，這些水蒸氣彌漫在空氣中，而且潛移默化地導(dǎo)致了地球的氣候變暖。

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圖解：亞拉布巴撞擊坑結(jié)構(gòu)地圖。圖片來(lái)自于：T. M. Erickson et al., 2020/Nature Communications

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科學(xué)家們很久之前就已經(jīng)知道亞拉布巴隕星坑的存在了，但是它因?yàn)橐恍┰虿](méi)有被確定年代，原因如下：亞拉布巴隕星坑的“年齡”太大了，它的表面上覆蓋著穩(wěn)定的地質(zhì)材料，由各個(gè)年代的地質(zhì)材料積累而來(lái)，并且它位于偏遠(yuǎn)地西部澳大利亞地區(qū)。以前確定年代要靠隕石坑的寬度來(lái)確認(rèn)在一定的范圍內(nèi)浮動(dòng)，大概確定亞拉布巴的“年齡”在11億到26億年之間。在2003年，第一個(gè)證實(shí)亞拉布巴隕星坑是一個(gè)“高齡”隕石坑的團(tuán)隊(duì)提供出了一個(gè)較為精確的年代，大概在26億年前，亞拉布巴誕生了，不過(guò)這個(gè)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為亞拉布巴隕星坑不應(yīng)該在這個(gè)年代誕生。但是依據(jù)Nature Communications的研究來(lái)看，這個(gè)估算真的是太正確了。

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埃里克森和他的同事們?yōu)榱舜_定亞拉布巴隕石坑的年代，從最大的侵蝕坑中提取那些被沖擊成碎塊的礦物來(lái)進(jìn)行分析。說(shuō)得具體一點(diǎn)，他們分析了在那次隕星坑形成時(shí)的撞擊中再度結(jié)晶的鋯石和獨(dú)居石，也因此外界稱之為“團(tuán)隊(duì)震碎了礦物。”

埃里克森在郵件中向?Gizmodo解答說(shuō)：“鋯石和獨(dú)居石是兩類最為常見(jiàn)的鉛鈾地質(zhì)學(xué)時(shí)鐘，因?yàn)樗鼈兊木w結(jié)構(gòu)可以在結(jié)晶狀態(tài)中與鈾結(jié)合卻不與鉛結(jié)合。并且鈾會(huì)以已知的速率衰變?yōu)殂U，我們可以通過(guò)鉛與鈾的比例來(lái)確定年代?！?/span>

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團(tuán)隊(duì)使用了一種獨(dú)有的方法，來(lái)謹(jǐn)慎地識(shí)別出小行星撞擊后的再結(jié)晶部分的礦物。

艾瑞克森表示：“越地小行星平均每秒鐘飛行15公里的距離之后才會(huì)被摧毀，相當(dāng)于每秒鐘飛行9.3英里。小行星撞擊地面之后甚至?xí)斐筛邷睾统蟮臍鈮骸＿@些條件就會(huì)使鋯石和獨(dú)居石發(fā)生重結(jié)晶，晶體中的鉛就會(huì)析出，就好像將時(shí)鐘歸零一樣。將那些重結(jié)晶的部分當(dāng)做目標(biāo)區(qū)域來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，就可以確定撞擊的年代了?！?/span>

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這個(gè)辦法使我們有了一個(gè)相對(duì)來(lái)講較為精確的隕星坑年代——22.29億年，大概存在著上下浮動(dòng)500萬(wàn)年的模糊范圍。

更有趣的事情是這次測(cè)量出來(lái)的年代和“雪球化地球”的那一次冰期結(jié)束的時(shí)間相一致！

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模型展示了小行星撞擊后的歐洲大陸冰蓋和下面覆蓋的巖石Image:?T. M. Erickson et al., 2020/Nature Communications

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“大概在24億年前，植物開(kāi)始進(jìn)行光合作用，通過(guò)其光合作用的產(chǎn)物改變了地球的大氣環(huán)境狀況。大氣中的二氧化碳、甲烷和氧氣的含量開(kāi)始大幅度的提升。22億年前到24億年前地球表面的冰川沉積證實(shí)了風(fēng)化使地球表面冷卻了下來(lái)?！卑鹂松f(shuō)道。

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因?yàn)閬喞及碗E石坑和這些最新的冰川沉積年代相一致，研究人員決定模擬一次隕石撞擊。模擬出70公里寬的冰蓋破裂的場(chǎng)景。包括模擬出撞擊導(dǎo)致水蒸氣蒸發(fā)的情形。這次研究的結(jié)果表明，撞擊會(huì)向天空中排放蒸發(fā)出的87萬(wàn)億到5000萬(wàn)億的水蒸氣。這會(huì)對(duì)氣候產(chǎn)生出自不待言的影響。

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艾瑞克森告訴記者：“我們假設(shè)亞拉布巴隕星撞擊在冰蓋上會(huì)產(chǎn)生出大量水蒸氣，這些水蒸氣能產(chǎn)生溫室效應(yīng)，甚至比二氧化碳更有效?！卑鹂松盅a(bǔ)充道：“如果水蒸氣在大氣中存在的時(shí)間足夠長(zhǎng)，就會(huì)使地球的大氣環(huán)境變暖，然而還需要更多的模型來(lái)證實(shí)這是否是暖化地球表面的可行機(jī)制?！?/span>

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盡管隕星撞擊或許會(huì)結(jié)束地球的冰川時(shí)代，但是需要更多的研究來(lái)闡明它在地球氣候變化中的角色及其對(duì)氣候的長(zhǎng)期影響因素。

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有了一個(gè)振奮人心的研究方向——科學(xué)家們?nèi)绾谓o小行星或者隕星坑來(lái)進(jìn)行斷代。因此地質(zhì)學(xué)家們需要繼續(xù)研究更古老的隕星坑。這或許會(huì)揭示更多關(guān)于我們這顆星球的古老歷史。

作者: George Dvorsky

FY: Vito

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