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形成Vredefort陨石坑的小行星比之前想象的要大

2022年9月22日
Vredefort陨石坑的卫星图像,上面标有圆顶和撞击中心.(NASA地球天文台图片由Lauren Dauphin拍摄/万博体育app下载官网插图由Julia Joshpe拍摄)

万博体育app下载官网的研究人员对20亿年前形成地球上最大陨石坑的撞击进行了更精确的模拟.

大约20亿年前, 撞击物冲向地球, 在今天的约翰内斯堡附近撞向地球, 南非. 撞击者——极有可能是一颗小行星——形成了今天地球上最大的陨石坑. 科学家们普遍认为, 基于之前的研究, 撞击结构, 被称为弗里德福特陨石坑, 是由一个约15公里(约9.直径3英里),以每秒15公里的速度移动.

但根据最新的研究 万博体育app下载大学, 撞击者可能要大得多,而且会在整个地球上造成毁灭性的后果. 这项研究发表在 地球物理研究杂志, 提供了对大撞击的更准确的理解,并将使研究人员能够更好地模拟地球和其他行星上的撞击事件, 无论是过去还是未来.

“了解地球上最大的撞击结构是至关重要的,”他说 娜塔莉·艾伦 20岁,现在是约翰霍普金斯大学的博士生. 艾伦是这篇论文的第一作者, 这是她在万博体育app下载官网读本科时所做的研究 杨爱瑾及其他是哈佛大学的助理教授 地球与环境科学. “获得像弗里德福特陨石坑这样的结构提供的信息是一个很好的机会来测试万博体育app下载官网的模型和万博体育app下载官网对地质证据的理解,这样万博体育app下载官网就可以更好地了解对地球和其他地方的影响.”

最新的模拟结果显示,后果是“毁灭性的”

在20亿年的时间里,Vredefort陨石坑被侵蚀了. 这使得科学家很难直接估计最初撞击时陨石坑的大小, 因此形成陨石坑的撞击物的大小和速度.

一个15公里大小、以每秒15公里的速度运动的物体会产生一个直径约172公里的陨石坑. 然而,这比目前对Vredefort陨石坑的估计要小得多. 这些目前的估计是基于新的地质证据和测量结果,估计该结构在撞击时的原始直径在250到280公里(约155到174英里)之间.

艾伦, 只是和他们的同事进行了模拟,以匹配更新后的陨石坑大小. 他们的研究结果表明,撞击物必须要大得多——大约20到25公里——以每秒15到20公里的速度移动,才能解释一个250公里大小的陨石坑.

背景是圆顶的Vredefort火山口的农场.

在20亿年的时间里,Vredefort陨石坑被侵蚀了, 这使得科学家很难估计最初撞击时它的大小. 火山口的一部分现在包括了农田,这里看到的是背景中的Vredefort Dome. (盖蒂图片/ Marieke Peche)

这意味着形成Vredefort陨石坑的撞击物比6600万年前杀死恐龙的小行星要大, 形成了希克苏鲁伯陨石坑. 这种影响在全球产生了破坏性影响, 包括温室加热, 大面积的森林火灾, 酸雨, 以及臭氧层的破坏, 除了引起白垩纪-古近纪灭绝事件,导致恐龙灭绝之外.

如果弗里德福特陨石坑比希克苏鲁伯陨石坑更大,撞击的能量更大, 弗里德福特撞击可能造成了更灾难性的全球后果.

“不像希克苏鲁伯撞击事件, 考虑到20亿年前只有单细胞生命形式,没有树木存在,弗里德福特撞击并没有留下大规模灭绝或森林火灾的记录,”只是说. “然而, 这次撞击对全球气候的影响可能比希克苏鲁伯撞击更广泛.”

Vredefort撞击产生的灰尘和气溶胶会扩散到整个星球,阻挡阳光, 冷却了地球表面, 她说. “这可能会对光合作用生物产生毁灭性的影响. 在尘埃和气溶胶沉降后——这可能需要数小时到10年的时间——撞击产生的二氧化碳等温室气体可能会在很长一段时间内使全球气温升高几度.”

Vredefort陨石坑的多面模型

模拟还使研究人员得以研究撞击所喷射出的物质以及这些物质从火山口传播的距离. 他们可以利用这些信息来确定数十亿年前陆地的地理位置. 例如, 之前的研究确定撞击物的物质被喷射到今天的卡累利阿, 俄罗斯. 使用他们的模型, 艾伦, 只是, 他们的同事发现, 20亿年前, 包含卡累利阿的陆地的距离只有2,000 to 2,距离南非陨石坑500公里——比这两个地区现在近得多.

艾伦说:“要限制很久以前大陆块的位置是非常困难的。. “目前最好的模拟已经映射到了大约10亿年前, 越往后走,不确定性就越大. 澄清诸如喷射层映射这样的证据可以让研究人员测试他们的模型,帮助完成对过去的观察.”

本科阶段的研究成果可以发表

这篇论文的想法源于“行星内部”课程的期末考试(现命名为“行星内部物理学”)。, 教只是, 艾伦大三的时候上的课吗.

艾伦说,本科阶段的工作成果在同行评议的期刊上发表的经验非常有意义,对她申请研究生院很有帮助.

“当中岛教授找到我,问我是否愿意合作,把它变成可出版的作品, 这真的是令人欣慰和肯定的,”阿伦说. “我已经形成了自己的研究想法, 另一位科学家认为这篇论文很有说服力,他们认为值得发表!”

她补充说, “这个项目远远超出了我通常的研究舒适区, 但我认为这将是一次很好的学习经验,将迫使我以一种新的方式应用我的技能. 在我准备读研的时候,它让我对自己的研究能力有了很大的信心.”


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类别: 科学 & 技术

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