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22 億年前隕石撞擊疑釋出大量水蒸氣 助「雪球地球」解凍

2020/1/22 — 12:32

地球多年以來被隕石撞擊的次數,可能比月球更多,然而因為地表變化,有很多隕石坑都已不能清楚見到。澳洲的地表相對其他大洲較穩定,一些古老地貌得以保存。上周刊於《自然通訊》的研究指,澳洲西部內陸地區直徑 70 公里的亞拉布巴隕石坑 (Yarrabubba crater) 約有 22.29 億年歷史,是迄今已知最古老的隕石撞擊遺址,而撞擊更可能改變地球氣候。

有參與研究的科廷大學地理化學家 Aaron Cavosie 表示,學界早在 20 年前已知道亞拉布巴隕石坑的存在,但直到現在才發現其歷史如此久遠。去年,團隊曾於歐洲地球化學協會與地球化學學會聯合舉辦的學術會議上公佈隕石坑的相關數據,並指隕石撞擊釋出的熱力將「雪球地球 (Snowball Earth) 」曾是地球解凍的原因之一。

Credit: Cavosie, A.J. & et al. (2020). via the Conversation / Google Earth

Credit: Cavosie, A.J. & et al. (2020). via the Conversation / Google Earth

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當隕石撞擊地表時,會在撞擊位置產生高壓衝擊波,使原子震顫並破壞地質礦物。 Cavosie 形容衝擊波穿過岩層後,岩石如彈簧一樣被壓縮。當壓力被釋放時,岩層會立即變熱,溫度比火山內部更熱,令撞擊中心的一些岩石氣化,另一些岩土則在超過 2,000°C 高溫融化。學者要了解數十億年前遠古地球情況時,需要找出地質的晶體同位素痕跡,而鈾會以已知的速度穩定地轉化為鉛,這些晶體受震動和加熱時,會突然擺脫所有鉛,重新設置「同位素鐘 (isotopic clock) 」,由此團隊可以岩層中鈾鉛比例鑑定隕石坑的年代。根據團隊最新的地質檢測,亞拉布巴隕石坑比第二最老隕石坑早 2 億年出現。

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科廷大學行星科學家 Chris Kirkland 指隕石坑在雪球地球時代結束造成,當時的大氣與海洋正不斷演化成有更多氧氣,許多大洲的岩石也記錄到冰川曾經出現。這都代表亞拉布巴隕石時很有可能撞擊在冰蓋上,大量岩石塵土被擊飛,情況猶如火山大爆發。通過電腦模型的計算,團隊顯示在此情況下有 87–5,000 兆公斤水蒸氣釋至大氣層。水蒸氣是種溫室氣體能有效吸熱,因此亞拉布巴隕石可能有助改變氣候並令地球解凍。

不過,團隊的推測只屬其中一個潛在場景,學界對當年的確切氣候條件仍有大量爭議。雖然如此團隊在報告中仍認為,當時地球大氣層的氧氣量只是現時的一小部份,有機會通過亞拉布巴隕石撞擊瞬間對大氣層釋放出大量水蒸氣,在全球層面上改變氣候。

類似的古老隕石坑對了解地球歷史有重要參考價值,但全球現時只發現到約 190 個隕石坑,部份更難以與地殼變化造成的結構區分。

來源:
Science Alert, Geologists Confirm a Staggering 2.2 Billion-Year-Old Impact Crater in Australia, 22 January 2020

報告:
Erickson, T.M., Kirkland, C.L., Timms, N.E. & et al. (2020). Precise radiometric age establishes Yarrabubba, Western Australia, as Earth’s oldest recognised meteorite impact structure. Nature Communication 11, 300 (2020). doi:10.1038/s41467-019-13985-7

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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