科學(xué)/太空
科學(xué)家稱,地球環(huán)理論可能解釋一個(gè)無法解釋的古代氣候事件
CNN泰勒·尼喬利報(bào)道
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美國東部時(shí)間2024年11月18日星期一上午11:32更新
一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn),大約4.66億年前,一顆被地球引力分裂的大小行星可能在地球周圍形成了一個(gè)類似土星的環(huán)。奧利弗·赫爾
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土星以其龐大的光環(huán)系統(tǒng)而聞名,它是太陽系中具有獨(dú)特特征的四顆行星之一。現(xiàn)在,科學(xué)家們假設(shè)地球可能在大約4.66億年前擁有自己的光環(huán)。
在奧陶紀(jì)期間,地球的生命形式、板塊構(gòu)造和氣候發(fā)生了重大變化,地球經(jīng)歷了一次隕石撞擊的高峰。根據(jù)9月12日發(fā)表在《地球和行星科學(xué)快報(bào)》雜志上的一項(xiàng)研究,已知在此期間發(fā)生的近24個(gè)撞擊坑都在地球赤道30度以內(nèi),這表明流星體可能是從地球周圍的巖石環(huán)上落下來的。
“你會發(fā)現(xiàn)21個(gè)環(huán)形山都相對靠近赤道,這在統(tǒng)計(jì)學(xué)上是不尋常的。這不應(yīng)該發(fā)生。它們應(yīng)該是隨機(jī)分布的,”澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)地球和行星科學(xué)教授、地質(zhì)學(xué)家安德魯·湯姆金斯說。
新的假設(shè)不僅闡明了隕石撞擊峰值的起源,而且還可能為以前無法解釋的事件提供答案:全球深度凍結(jié),地球歷史上最寒冷的氣候事件之一,可能是光環(huán)陰影的結(jié)果。
科學(xué)家們希望找到更多關(guān)于這個(gè)可能的環(huán)的信息。湯姆金斯說,這可能有助于解答地球歷史之謎,同時(shí)也提出了一個(gè)新問題,即古代年輪可能對進(jìn)化發(fā)展產(chǎn)生了什么影響。
地球上一個(gè)類似土星的環(huán)
當(dāng)一個(gè)較小的物體足夠接近一顆行星時(shí),它就達(dá)到了所謂的洛希極限,即天體有足夠的引力分裂接近的物體的距離。根據(jù)美國國家航空航天局的說法,由此產(chǎn)生的碎片隨后在行星周圍形成光環(huán),例如土星周圍的光環(huán)可能是由冰衛(wèi)星的碎片形成的。
科學(xué)家此前認(rèn)為,一顆大型小行星在太陽系內(nèi)分裂,形成了奧陶紀(jì)時(shí)期撞擊地球的隕石。然而,湯姆金斯說,這樣的撞擊可能會導(dǎo)致撞擊更加隨機(jī)地分布,例如月球上隕石坑的隨機(jī)化。
該研究的作者假設(shè),一顆估計(jì)直徑約為7.5英里(12公里)的大小行星達(dá)到了地球的洛希極限,根據(jù)對過去碎石堆小行星的測量,該極限可能距離地球約9800英里(15800公里)。湯姆金斯說,這顆小行星很大程度上是在其他碰撞中被撞碎的,使得碎石變得松散,很容易被地球的潮汐力撕裂。
他補(bǔ)充說,由于地球的赤道隆起,光環(huán)應(yīng)該沿著赤道形成,類似于土星、木星、天王星和海王星的光環(huán)也圍繞著這些行星的赤道平面。
湯姆金斯說,已知地球歷史上大約有200次撞擊事件。通過觀察地球大陸如何隨時(shí)間移動,作者發(fā)現(xiàn)21個(gè)已知的奧陶紀(jì)時(shí)期的隕石坑都在赤道附近。此外,只有30%的地球陸地表面適合保存隕石坑是在赤道附近。他補(bǔ)充說,如果撞擊是隨機(jī)的,而不是環(huán)形的,那么大多數(shù)隕石坑應(yīng)該是在遠(yuǎn)離赤道的地方形成的。
作者還指出,2022年2月的一項(xiàng)研究分析了地球、月球和火星上的撞擊坑,并發(fā)現(xiàn)奧陶紀(jì)撞擊尖峰只在地球上出現(xiàn),進(jìn)一步增加了與環(huán)理論一致的證據(jù)。
“這篇論文提出了一個(gè)令人愉快的想法,將一些謎團(tuán)聯(lián)系在一起,”沒有參與新研究的英國杜倫大學(xué)計(jì)算宇宙學(xué)研究所副教授、天體物理學(xué)家文森特·??苏f。
研究分析發(fā)現(xiàn),地球上有幾個(gè)與撞擊坑同期的沉積物,其中含有高含量的L球粒隕石,這是一種常見的隕石材料,與今天發(fā)現(xiàn)的隕石相比,它們的空間輻射暴露時(shí)間更短。研究作者寫道,這一發(fā)現(xiàn)表明,一顆可能在地球洛希極限內(nèi)迷失的大型太空風(fēng)化小行星在行星附近解體。
大約4 . 45億年前,在隕石撞擊增加的幾百萬年后,地球的全球溫度出現(xiàn)了戲劇性的下降,這就是所謂的Hirnantian時(shí)代。
“這種事件(潛在的環(huán))的后續(xù)碎片可以解釋這三個(gè)觀察結(jié)果,”埃克在一封電子郵件中說,他指的是撞擊坑、隕石碎片和全球氣候變化。
湯姆金斯說,這項(xiàng)研究的作者正在研究需要多大程度的遮蔭才能導(dǎo)致全球深度凍結(jié),這一發(fā)現(xiàn)反過來有助于估計(jì)光環(huán)的不透明程度。他補(bǔ)充說,同樣地,地球可能被隕石撞擊產(chǎn)生的塵埃云冷卻。
湯姆金斯說,他希望未來的研究將確定光環(huán)持續(xù)了多長時(shí)間,并闡明它如何影響了地球面臨的進(jìn)化變化,這很可能是由于具有挑戰(zhàn)性的氣候條件?!傲私獾厍驓夂蜃兓脑蛞部梢詭椭覀兯伎忌倪M(jìn)化,”他補(bǔ)充道。
在不知道物質(zhì)密度的情況下,很難說這樣一個(gè)環(huán)會是什么樣子,但湯姆金斯估計(jì),即使是一個(gè)微弱的環(huán)在地球上也是可見的。
“如果你在地球的夜晚向上看,陽光照射在光環(huán)上,而不是你身上,這可能會非常有趣——這將非常壯觀,”他說。
未來光環(huán)的可能性
湯姆金斯說,根據(jù)全球冷卻期的持續(xù)時(shí)間以及隕石坑和隕石材料的年代,地球可能的環(huán)可能持續(xù)了2000萬至4000萬年。其他粒子之間的碰撞會導(dǎo)致太空巖石被拋出環(huán)外。
先前的研究發(fā)現(xiàn),古代火星可能也有一個(gè)或多個(gè)環(huán),科學(xué)家們預(yù)測,未來某一天這個(gè)星球可能會有更多的環(huán)。
??嗽谝环怆娮余]件中說:“雖然目前環(huán)與太陽系中的外部大行星有關(guān),但在未來1億年左右的時(shí)間里,當(dāng)火星的內(nèi)部衛(wèi)星火衛(wèi)一在嚴(yán)格的羅氏半徑內(nèi)盤旋并被撕裂時(shí),火星應(yīng)該會獲得一個(gè)環(huán)系統(tǒng)?!薄爸x天謝地,對于地球上的生命發(fā)展來說,這些類型的(事件)在目前是罕見的!”
自9月下旬以來,一顆名為2024 PT5的小行星一直在地球附近運(yùn)行。太空巖石通常被稱為“迷你月亮”,因?yàn)樗嚯x地球280萬英里(450萬公里)。然而,馬德里康普頓斯大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院的研究員卡洛斯·德·拉·富恩特·馬科斯說,即使小行星在8月8日以大約352,300英里(567,000公里)的距離最近,它也沒有接近地球的洛希極限。德拉·富恩特·馬科斯沒有參與這項(xiàng)新的研究。
此外,他在一封電子郵件中補(bǔ)充說,建議的地球環(huán)“必須是一個(gè)更大的天體分裂的結(jié)果,正如作者在他們的論文中所指出的那樣,”因此,這顆直徑可能約為37英尺(11米)的小行星不可能為地球制造新的環(huán)。
“你需要捕獲一個(gè)大的,并讓它準(zhǔn)確地進(jìn)入正確的軌道進(jìn)行分解?!?這個(gè)迷你月亮)只是在我們的近空間區(qū)域發(fā)生的過程的一個(gè)例子,它可能導(dǎo)致我們正在談?wù)摰哪欠N事情,”湯姆金斯說。然而,“這種我們認(rèn)為的環(huán)形成事件可能在過去的5億年里只發(fā)生過一次?!?/span>
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