早期地球被一系列城市大小的小行星轰击
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艺术家对冥界地球的印象。巨大的、撞击产生的熔岩湖与地表液态水共存，在由熔岩释气维持的厚厚的温室大气中。图片来源：SwRI/Simone Marchi，Dan Durda
早期地球被一系列城市大小的小行星轰击
戈德施密特会议2021 年 7 月 8 日
科学家们知道地球在遥远的时间被巨大的撞击物轰击，但一项新的分析表明，这些撞击的数量可能比以前认为的高 10 倍。这意味着在 2.5 至 35 亿年前平均每 1500 万年发生一连串碰撞——其规模与灭绝恐龙的小行星撞击的规模相似。其中一些影响可能要大得多，可能从城市规模到小省规模不等。研究人员还在考虑这些影响可能对地球演化的近地表化学产生什么影响。这项工作在 戈德施密特地球化学会议上发表。
与今天相比，地球的早期是难以想象的暴力。科学家认为，地球遭到了大量大型小行星（直径超过 10 公里）的撞击，这将对地球的近地表化学和维持生命的能力产生重大影响。6600 万年前的希克苏鲁伯撞击显示了最近一次此类碰撞的影响，导致恐龙灭绝。然而，早期的地球与希克苏鲁伯撞击时的地球非常不同，碰撞的影响也是如此。
在月球和其他岩石行星上可以看到类似碰撞产生的撞击坑，但大气风化和板块构造往往掩盖了地球上古代撞击坑的任何直接证据。然而，在古代岩石中发现的“小球”存在的情况下，可以看到这些遥远撞击的回声。巨大的撞击抛出了熔融颗粒和蒸汽，然后冷却并落到地球上，以小球形玻璃颗粒的形式嵌入岩石中。撞击越大，这些粒子从撞击地点扩散的越多，因此厚球层的全球分布显示出巨大的影响。
西南研究所（美国科罗拉多州博尔德市）的研究员西蒙 马尔奇 博士说：“我们开发了一种新的冲击通量模型，并与古代球粒层数据的统计分析进行了比较。通过这种方法，我们发现当前模型地球早期轰击的数量严重低估了球粒层记录的已知撞击次数。在 3.5 至 25 亿年前，真实的撞击通量可能比先前认为的高出 10 倍。这意味着在那个早期，我们可能平均每 1500 万年就会受到一次希克苏鲁伯大小的撞击。相当壮观。
亚利桑那州的陨石坑。这个陨石坑是一颗 50m 流星撞击的结果，而当前工作中描述的撞击可能要大数百倍。图片来源：AZGS 的 Dale Nations 博士。
“随着我们对早期地球的深入了解，我们发现宇宙碰撞就像房间里众所周知的大象。由于我们缺乏对它们的数量和大小的详细了解，它们经常被忽视，但这些能量事件很可能从根本上改变了地球表面和大气演化。
“例如，我们正在研究的一个结果是试图了解这些影响是否可能影响了大气中氧气的演变。我们发现，在剧烈撞击期间，氧气水平会发生剧烈波动。鉴于氧气对大气层的重要性。地球的发展，甚至生命的发展，它与碰撞的可能联系很有趣，值得进一步研究。这是我们工作的下一阶段。”
开普敦大学的罗莎莉·托斯特文 博士评论说：“这些巨大的影响肯定会造成一些破坏。不幸的是，这么远的岩石很少能幸存下来，因此直接证据表明影响及其生态后果，是不完整的。马尔奇博士提出的模型帮助我们更好地了解早期地球碰撞的数量和大小。
“一些化学标记表明，在大约 25 亿年前永久上升之前，早期大气中存在氧气的‘气味’。但围绕这些‘气味’的重要性，或者实际上，它们是否发生过存在相当大的争论。”我们倾向于关注地球内部和生命进化，以控制地球氧平衡，但从太空用岩石轰击提供了一个有趣的选择。”
托斯特文博士没有参与这项工作。
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戈德施密特会议提供
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