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综合编译:贺柏翔
校对:牧夫天文校对组
后期:王启儒
责任编辑:王启儒
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亚利桑那州的的巴林杰陨石坑,形成至今约5万年,是地球上保存最完好的撞击坑。相比之下,像哈萨克斯坦的扎曼辛撞击坑这样古老的撞击遗迹,保存状况要差得多。由于它形成于近100万年前,要准确测定其真实大小并不容易。最新研究表明,扎曼辛撞击坑的实际规模可能比此前认为的大两倍,其造成的破坏力也可能强得多。
来源:NASA
地球的演化历史,以及地球上生命的发展过程,始终深受撞击事件影响。科学家早已发现,大规模撞击往往会伴随明显的环境变化,甚至可能改写地球的气候格局。不过,年代越久远,要把撞击、气候与生物变化一一对应起来,就越困难。
其中一个重要原因是,地球上的撞击坑很难长期完整保存。时间一久,侵蚀、沉积和地貌改造便会不断抹去撞击留下的痕迹。撞击体的大小、速度、成分和入射角度,也都会影响撞击坑最终呈现出的形态。因此,科学家往往难以仅凭今天所见的遗迹,准确判断当年撞击究竟有多强。而撞击能量,恰恰是理解这类事件如何影响地球环境和生命演化的关键。
位于哈萨克斯坦的扎曼辛(Zhamanshin)撞击坑,科学家们认为是地球近一百万年来最年轻、保存最完好的大型撞击遗迹之一。它形成于大约90万年前的更新世。长期以来,科学界普遍认为,这次撞击虽然可能曾引发类似“核冬天”的环境效应,但还不足以导致一次大灭绝。而支撑这一判断的重要依据之一,就是人们通常认为这座撞击坑的直径只有约14千米。
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位于哈萨克斯坦的扎曼辛撞击坑
来源:PSJ
但最新研究提出,这个数字很可能被低估了。研究人员利用高分辨率地形数据重新分析后认为,扎曼辛形成的实际撞击结构直径可能达到约26.5千米,至少是此前估计值的两倍。换句话说,我们或许一直低估了这次撞击的真实规模。
撞击坑的尺度之所以重要,是因为它与撞击能量直接相关。如果扎曼辛的实际大小确实比原先估计大出一倍,那么它释放的能量就不会只是简单翻倍,而可能增加到原来的7到10倍。研究人员估算,在目前公认的撞击参数范围内,这样一次撞击释放的动能可超过24万兆吨TNT当量。相比之下,第二次世界大战中两枚原子弹的总爆炸威力也不过约35千吨。
若按这样的能级来看,扎曼辛就可能不应再被视作一次“影响有限”的撞击事件,而应与地球历史上那些足以扰动全球气候的重大爆发相提并论,例如黄石火山的超级喷发。也就是说,它对当时地球环境的影响,可能远比过去设想的更强。
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上排显示的是主撞击坑周边区域若干小型隆起的测量结果;中排显示的是不同的环状结构拟合方案;下排显示的是最终得到的外环判定结果。
来源:PSJ
研究团队认为,必须重新审视扎曼辛,还有一个重要原因:它发生的时间点非常特殊。大约90万年前,正值中更新世转型期前后,地球冰川节律和气候系统都在发生显著变化。扎曼辛撞击与这些变化之间是否存在联系,目前还没有直接的因果证据,但正因为时间上高度接近,它值得被重新纳入讨论。
那么,为什么扎曼辛的规模会长期被低估?
一个重要原因是,它外围更大的地貌结构并不容易在地表直接辨认。此前研究已经表明,这座撞击坑在形成后经历了明显的侵蚀改造。同时,其周边还覆盖着大范围黄土沉积,进一步削弱了地形起伏,使外部轮廓更加模糊。附近区域的水流改造作用,也可能让撞击结构的整体边界变得更难识别。
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这是目前分辨率最高的扎曼辛撞击区地形图,红色虚线表示研究人员推测的撞击坑外环位置。
来源:PSJ
如果扎曼辛真的比原先认为的更大、更强,那么它可能就不只是一次局部地质事件,而是一场足以影响区域环境、甚至牵动更大尺度气候与生态变化的重要事件。只是到目前为止,撞击之后的环境效应究竟持续了多久,是否足以对植物、动物乃至更广泛的生物系统造成显著影响,仍然没有定论。
研究人员认为,下一步可以从那个时期的气候记录中寻找更多线索,例如分析花粉、孢子以及化石浮游生物,看看是否能够捕捉到撞击之后的生态响应。对过去一百万年地球撞击记录的重新梳理,不仅有助于理解地球环境和生命系统的演化,也与今天关于地球行星防护的科学目标密切相关。
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扎曼辛撞击坑地形模型的斜视图。红色实线表示内环范围,直径约12.5km;红色虚线表示研究人员推测的外环范围,直径约26.4-26.8km。
来源:PSJ
当然,这项研究目前仍只是初步成果。作者也强调,还需要更多区域性的地球物理调查,才能进一步确认扎曼辛的真实范围及其形成机制。不过,如果这种分析方法最终被证明可靠,它的意义就不会局限于地球。因为一旦我们能够更准确地识别古老撞击结构的真实尺度,也就能更好地理解火星等其他行星上的类似遗迹。
从这个意义上说,对扎曼辛的重新认识,也许不仅是在修正一座撞击坑的大小,更是在重新评估一次古老撞击在地球历史中的真正分量。
——The End——
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号:astronomycn
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火星上的笑脸陨石坑
Credit:NASA
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