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靶心地球:小行星对澳大利亚的影响

来源:环球科学

 

我们所居住的星球最近和小行星有过好几次亲密接触。今年26日,小行星2018 CC从距离地球不到18400公里的地方掠过。几天之后小行星2018 CB 在不到64000公里处与我们擦肩而过,这个距离不足地月距离的五分之一。

谢天谢地,这两颗小行星都比较小(大约在15米到40米之间),不会对地球造成威胁(至少这一次不会),然而从过往的经历看,地球并不是每次都幸免于难。澳大利亚及其他国家的研究结果显示,在远古时期,一些和爱神星(Eros)(长约34.4公里,宽约11.2公里)一般大的小行星曾经撞击地球。正如我在之前的文章里所说,这些撞击为地壳和地幔的结构和演化带来了翻天覆地的改变。

在我与Franco Pirajno合著的新书《小行星撞击,地壳演化和矿物系统(实例澳大利亚)》(Asteroid impacts, crustal evolution and mineral systems, with special reference to Australia)中,我更详尽地描述了小行星对澳大利亚的陆地及大陆架的影响。

身处火线的地球

太阳系内部的类地行星——火星、地球、金星和水星——都会受到影响,这其中有些是由偏离火星和木星间小行星带的小行星造成的,还有些是由从海王星外的柯伊伯带(Kuiper belt)里脱离的彗星造成的。

在火星、水星和月球表面,这些撞击所产生的陨石坑清晰可见。金星也有类似的陨石坑,只是被它自身致密的大气层遮挡了。尽管地球也处在这些小行星和彗星的运行轨迹中,但当从太空中俯瞰时,我们几乎看不到任何陨石坑的痕迹。

然而这仅仅是表面现象,事实并非如此。许多撞击留下的痕迹都被地球本身的动态特性或是被面积超过地球表面三分之二的海洋覆盖或者掩饰了。这种磨皮的过程包括地壳板块的沉积(accretion)、俯冲(subduction)和密集的侵蚀(erosion)过程。

直到1981年,科学界才开始认识到这些天外来客对6600万年前白垩纪大灭绝的影响,这次生物大灭绝一举清除了恐龙和其他许多种生物。美国科学家Louis Walter Alvarez 与同事在意大利古比奥(Gubbio)有6600万年历史的白垩纪-第三纪界线K-T界线)发掘出了一层富含铱的沉积岩。铱元素通常在小行星中含量很高,铱的存在表明了沉积岩中含有来自流星撞击的物质。这一发现佐证了地球历史进程主要是由灾害塑造(灾变论)的观点,这一观点最初是由法国动物学家乔治·居维叶(Georges Cuvier)提出的。

小行星撞击对地球的影响

除了形成陨石坑之外,由于地壳的弹性回复,大型小行星撞击地球还会产生穹顶型结构,例如南非的Vredefort dome和西澳州(Western Australia)鲨鱼湾(Shark Bay)东部被埋在地底的Woodleigh dome。这种撞击还会造成强烈的地震、岩石断层、大型海啸、大量颗粒物与尘土弥散,某些情况下由于周围环境的急剧改变,还会引起之前提到过的生物大灭绝。

因此,小行星撞击给地球留下的痕迹在很大程度上都被破坏了,这也吸引了人们运用结构学、地球物理学、地球化学知识以及其他手段来研究这个问题。

由于许多撞击造成的印记要么被海洋覆盖了要么被侵蚀了,稳定地块craton)就成了观察研究的最佳场所。这些地块是地壳最古老且稳定的部分,我们可以在这里找到保存完好的古老的小行星撞击痕迹,包括陨石坑、埋在深层的根基和弹性回复穹顶结构等。

小行星撞击对澳大利亚的影响

依据判定小行星撞击结构和陨石坑的标准,澳大利亚地表和周围的大陆架上至少有38个已经被确认的撞击结构。此外还有43处或是暴露在地表或是被掩埋的环形山和穹顶结构,这其中有很多都有可能是由撞击引起的。

位于地表且已被确证的撞击结构包括:北领地(Northern Territory)南部的Gosses峭壁(Gosses Bluff),西澳州(Western Australia)中部的Shoemaker和昆士兰(Queensland)西北部的Acraman  LawnAcraman and Lawn Hill)。

因此,澳大利亚的撞击痕迹包括了裸露在地表的撞击结构、埋在地底的撞击结构、彗星造成的陨石坑和未知原因造成的异常环形结构。大型的地球物理多环结构(总磁场强度异常、环形重力异常和地震穹顶)的例子包括:南澳州(SOUTH AUSTRALIA)东北部Warburton盆地(Warburton Basin)待证实的地下双子撞击结构、西澳州(WESTERN AUSTRALIAWoodleigh被确证的地下撞击结构,还有昆士兰西南部Eromanga 盆地(Eromanga Basin)被确证的TookoonookaTalundilly地下撞击结构。

小行星撞击产生的尘埃

撞击结构和陨石坑并不是我们发现的唯一留下来的东西。在澳大利亚地表还能找到石头碎片和熔化的液滴,它们来自于从陨石坑溅射出的尘云。这些熔化的液滴学名叫做“microkrytite”,是由撞击产生的蒸汽凝结而成。我们可以根据其独特的辐射状凝结的纹理和异常的铂系元素含量来鉴定它们。

至少有一组证据表明:一群巨大的小行星撞击导致澳大利亚西北部Pilbara地区的地壳结构发生急剧改变,同样的事也发生在南非的Barberton绿岩带,小行星撞击使原有的花岗岩/绿岩系统变成了半大陆性地壳环境。在距今32.632.4亿年前之间,小行星撞击导致了大陆板块的迅速上升和岩浆活动,进而导致了半大陆性地壳环境的形成。因此,澳大利亚并不是没有被小行星撞击过,正相反,它的地形在过去的数十亿年里已经数次被坠落地球的小行星改造了。

随着对澳大利亚的撞击结构以及撞击溅射物的研究的深入,小行星撞击对地球的早期演化以及澳洲大陆的形成的重要影响将会越来越清晰。

 

作者简介:

Andrew Glikson

澳大利亚国立大学地球与古气候学家

他目前是澳大利亚国立大学考古与人类学学院的客座研究员,正在研究气候条件对史前人类进化的影响。他同时也是昆士兰大学地热学研究英才中心(Center for Excellence in Geothermal Research)的荣誉教授,还隶属于澳大利亚国立大学气候变化研究所(Climate Change Institute)和行星科学研究所(Planetary Science Institute)。

他于1968年毕业于西澳大学,之后对澳大利亚中部及西部地区进行了地质学调研,并成为了澳大利亚地质调研学会(Australian Geological Survey Organization)(现澳大利亚地质科学学会(Geoscience Australia))的首席科学家。

 

(翻译:王适远 审校:郭晓)

 

原文链接:https://theconversation.com/target-earth-how-asteroids-made-an-impact-on-australia-92836

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