小行星和彗星撞擊地球推遲了氧氣的積累

我們可以呼吸，既是必然，也是幸運(yùn)

（圖解：小行星撞擊早期地球的地面場景 圖源：space）

古代小行星的殘留物表明，由于地球受到頻繁的太空隕石的轟炸，早期的地球大氣中氧氣濃度上升的時(shí)間被推遲了。

在46億年前地球形成之時(shí)，地球幾乎沒有大氣。隨著地表巖石冷卻，地球的溫度降低，最初的大氣開始形成，大氣中最開始充斥著二氧化碳和氮?dú)猓@兩種成分就我們所知都不是生物生存所需要的，但地球最終還是經(jīng)歷了由氧氣濃度上升而引起的地表化學(xué)組成大轉(zhuǎn)變，這一過程也被稱為大氧化事件（GOE）。

根據(jù)最新研究表明，在距今25到40億年之間的太古宙時(shí)期，小行星和彗星撞擊地球的頻率很高。這些太空隕石（有些寬度甚至能達(dá)到10千米）極大地影響了早期地球大氣的化學(xué)成分，尤其影響了氧氣的積累。

研究發(fā)現(xiàn)，小行星和彗星墜落地球的頻率比早期的設(shè)想更高，但是在氧氣開始積累時(shí)，隕石撞擊的頻率降低了。因此，新的大氣模型可以幫助科學(xué)家更準(zhǔn)確地指出什么時(shí)候地球開始看起來像今天的樣子。

（圖：地球早期大氣（左）和如今的大氣（右） 圖源：space）

本研究的團(tuán)隊(duì)成員哈佛大學(xué)地球和行星科學(xué)副教授娜嘉·德拉邦（Nadja Drabon）在一份聲明中說：“大氣中的游離氧對依靠呼吸來產(chǎn)生能量的生物來說至關(guān)重要，沒有氧氣在地球大氣內(nèi)的積累，我們大概率就不會(huì)存在”。

在小行星或彗星與地球相撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生巨大的蒸汽流。蒸汽流會(huì)汽化地表的巖石然后將它們拋向高空，氣化的巖石又會(huì)冷卻凝固落在地面，在地表上形成一層沙粒大小的顆粒薄層，這些物質(zhì)也被稱為撞擊球。直到最近，科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)了越來越多的這樣的細(xì)小、古老的顆粒，因?yàn)樗麄兛雌饋砭褪瞧胀ǖ膸r石碎片，以致長久以來都沒有被注意到。

研究者們分析了巖石的顆粒以便更好地了解古時(shí)候的地球究竟發(fā)生過多少次撞擊事件。一份研究指出，地球大概每1500萬年就會(huì)受到一次撞擊，這一撞擊頻率是先前模型估計(jì)值的10倍。

（圖解：小行星沖向地球的場面 圖源：space）

接下來，調(diào)查者們對這些隕石撞擊怎樣影響地球大氣進(jìn)行了建模，結(jié)果表明，不斷發(fā)生的寬度大于6英里的隕石撞擊會(huì)使大氣層中出現(xiàn)空洞，如此一來，氧氣就會(huì)被宇宙的真空環(huán)境吸出大氣層，造成大氣層中氧氣含量降低。

（圖解：大型小行星撞擊地球會(huì)導(dǎo)致大氣層產(chǎn)生空洞，如此氧氣就會(huì)被吸出大氣層 圖源：space）

他們的發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)在的地質(zhì)記錄的結(jié)果一致，說明早期太古宙時(shí)期的地球大氣特征就是含氧量相對較低。直到大約24億年前，當(dāng)隕石撞擊的頻率開始降低后，地球的氧氣含量開始上升，這就為生命的發(fā)展奠定了道路。

本研究的一位主要成員科羅拉多博爾德西南研究所的一名科學(xué)家西蒙尼·馬奇（Simone Marchi）在聲明中指出：“隨著時(shí)間的推移，撞擊逐漸變得頻率更低，并且規(guī)模也小到無法顯著改變大氧化事件后的氧氣含量”，這樣，大氣層內(nèi)的氧氣才得以緩慢積累到達(dá)了現(xiàn)在的濃度，大氣也逐漸變成了我們現(xiàn)在所生存的大氣。

相關(guān)知識(shí)

小行星為微型行星的一種。以太陽系而言，小行星屬于太陽系小天體，和行星一樣環(huán)繞太陽運(yùn)動(dòng)，但體積和質(zhì)量比行星小得多。廣義的小行星大小介于流星體和矮行星之間，直徑可從數(shù)米至1,000千米不等，包括在這個(gè)尺寸下太陽系里非彗星的所有小天體。

天文學(xué)上的撞擊事件（英語：Impact event）是指地球或其他行星和小行星、彗星等其他天體互相碰撞的事件。根據(jù)歷史記載，有數(shù)百個(gè)在特定地區(qū)造成死傷以及財(cái)物損失的小型撞擊事件（包含火流星爆炸）被記錄下來[1]。在海洋發(fā)生的撞擊事件可能造成海嘯對海洋和海岸造成損害。

BY:Samantha Mathewson

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