科學(xué)家剛剛揭穿了“地球上最古老的撞擊坑”

曾經(jīng)因為看錯了時鐘而遲到嗎?有時,地質(zhì)學(xué)家用來確定事件日期的“時鐘”也可能被誤讀。用巖石解開地球 45 億年的歷史是一件棘手的事情。

舉個例子:最近在西澳大利亞偏遠的皮爾巴拉地區(qū)報道了一個古老的隕石撞擊坑。由另一個團體進行的原始研究因這一說法而成為頭條隕石坑形成于 35 億年前.如果屬實,這將是迄今為止地球上最古老的。

事實證明,我們也一直在調(diào)查同一個地點。我們的結(jié)果是發(fā)布時間科學(xué)進展今天.雖然我們同意這是古代隕石撞擊的地點,但我們對其年齡、大小和重要性得出了不同的結(jié)論。

相關(guān):創(chuàng)紀(jì)錄的發(fā)現(xiàn):澳大利亞內(nèi)陸的撞擊坑最古老 10 億年

讓我們考慮一下關(guān)于這個迷人隕石坑的說法。

一個撞擊坑,兩個版本的事件

行星科學(xué)家尋找古代撞擊,以了解地球的早期形成。到目前為止,還沒有人發(fā)現(xiàn)比22.3 億年前的 Yarrabubba 結(jié)構(gòu),也在澳大利亞。(2025 年 Pilbara 研究中的一些作者是 2020 年 Yarrabubba 研究的合著者。

新的競爭者位于一個名為 North Pole Dome 的區(qū)域。盡管有這個名字,但這并不是圣誕老人住的地方。這是一片干旱、炎熱、赭石色的景觀。

夕陽落在西澳大利亞皮爾巴拉地區(qū)北極穹頂 (North Pole Dome) 的干旱景觀上。(亞歷克·布倫納)

關(guān)于新隕石坑的第一份報告聲稱它形成于 35 億年前,直徑超過 100 公里。有人提出,如此大的撞擊可能在皮爾巴拉大陸地殼的形成中發(fā)揮了作用。更推測的是,研究人員還認為它可能影響了早期生活。

我們的研究得出結(jié)論,這種影響實際上發(fā)生在很晚的時候,在 27 億年前的某個時候。這比之前的估計至少年輕了 8 億年(我們認為它可能更年輕,稍后會詳細介紹)。

我們還確定這個隕石坑要小得多——直徑約 16 公里。在我們看來,這種影響太年輕、太小,不會影響大陸的形成或早期生活。

那么,兩項研究是如何得出如此不同的發(fā)現(xiàn)的呢?

影響的微妙線索

原本圓形的火山口被深深侵蝕,只在景觀上留下了微妙的線索。然而,在鐵銹色的玄武巖中,有隕石撞擊的獨特跡象:破碎錐體。

Miralga 撞擊結(jié)構(gòu)中玄武巖破碎錐體的露頭照片。黑色筆帽長 5 厘米。(亞歷克·布倫納)

破碎錐是穿過巖石的沖擊波的獨特化石印記。它們獨特的圓錐形是在隕石撞擊地球的短暫但巨大的壓力下形成的。

這兩項研究都發(fā)現(xiàn)了破碎的錐體,并一致認為該遺址是一個古老的撞擊點。

這個新的隕石坑也需要一個名字。我們咨詢了當(dāng)?shù)氐脑∶瘢?a>尼亞馬爾,他分享了這個地方及其人民的傳統(tǒng)名稱:Miralga。“Miralga impact structure”這個名字是對這一傳統(tǒng)的認可。

確定影響的時間

撞擊年齡是通過實地觀察估計的,因為兩項研究都沒有發(fā)現(xiàn)可能產(chǎn)生撞擊年齡的材料輻射測年– 一種使用放射性同位素測量的方法。

這兩項研究都應(yīng)用了一種稱為疊加定律.這表明隨著時間的推移,巖層會一個接一個地沉積,因此頂部的巖石比下面的巖石年輕。

疊加定律的例子,稱為 Hutton 不整合面,在 Siccar Point Scotland。左上角略微傾斜的層狀巖石沉積在右下角幾乎垂直的層狀巖石上,因此比右下角幾乎垂直的層狀巖石年輕。(安妮·伯吉斯/維基共享資源,CC BY-SA)

第一組在已知于 34.7 億年前沉積的沉積層內(nèi)部和下方發(fā)現(xiàn)了破碎錐,但在該層上方的年輕巖石中沒有發(fā)現(xiàn)破碎錐。這意味著影響發(fā)生在沉積層沉積期間。

他們的觀察似乎是 34.7 億年前撞擊的“冒煙槍”。

事實證明,這個故事還有更多。

我們的調(diào)查發(fā)現(xiàn),在同樣的 34.7 億年前的巖石中,以及更年輕的上覆巖石中,包括已知在 27.7 億年前噴發(fā)的熔巖中,也發(fā)現(xiàn)了破碎錐。

Miralga 撞擊結(jié)構(gòu)中 27.7 億年歷史的玄武巖中的破碎錐露頭。這些熔巖是我們發(fā)現(xiàn)的該地區(qū)最年輕的巖石,它們有破碎錐。它們具有獨特的孔(囊泡),代表被捕獲的氣泡。筆長 15 厘米。(亞倫·卡沃西)

這種撞擊必須發(fā)生在包含破碎錐的最年輕的巖石形成之后,這意味著在 27.7 億年前的熔巖之后的某個時間。

目前,我們不知道這個隕石坑到底有多年輕。我們只能將撞擊限制在 27 億到 4 億年前之間。我們正在努力通過同位素方法確定影響的年代,但這些結(jié)果尚未得出。

比最初想象的要小

我們制作了第一張地圖,顯示了在哪里發(fā)現(xiàn)了破碎錐。在 6 公里寬的區(qū)域內(nèi)有數(shù)百個。根據(jù)這張地圖及其方向,我們計算出原始隕石坑的直徑約為 16 公里。

一個 16 公里的火山口與最初估計的 100 多公里相去甚遠。它太小了,不可能影響大陸或生命的形成。到撞擊發(fā)生時,皮爾巴拉號已經(jīng)相當(dāng)古老了。

藝術(shù)家的描繪越過皮爾巴拉河向西北方向望去,越過 16 公里寬的米拉爾加火山口。該隕石坑顯示在現(xiàn)代陸地表面上方 3 公里處,以解釋此后將其抹去的深度侵蝕。隕石坑大小基于破碎錐的分布(插圖)。錐體向上并指向撞擊的原始“零點”。使用 Google Earth Studio 制作的地圖。(亞歷克·布倫納)

與火星的新聯(lián)系

科學(xué)是一項自我監(jiān)管的運動。發(fā)現(xiàn)聲明基于當(dāng)時的可用數(shù)據(jù),但它們通常需要根據(jù)新數(shù)據(jù)或觀察結(jié)果進行修改。

雖然它不是世界上最古老的撞擊,但 Miralga 撞擊在科學(xué)上是獨一無二的,因為玄武巖中形成的隕石坑很少見。那里的大多數(shù)玄武巖形成于 34.7 億年前,使它們成為已知最古老的受沖擊靶巖。

在撞擊之前,這些古老的玄武巖已經(jīng)被海水化學(xué)改變了。附近的沉積巖也含有地球上最早的可靠化石.這些巖石可能覆蓋了早期地球的大部分地區(qū)和火星.

這使得 Miralga 撞擊結(jié)構(gòu)成為行星科學(xué)家研究火星隕石坑表面(可能還有早期生命)的游樂場。它是地球上火星探測儀器和圖像的便捷試驗場。

亞倫·卡沃西, 高級講師, 地球與行星科學(xué)學(xué)院,科廷大學(xué)亞歷克·布倫納, 博士后, 地球與行星科學(xué),耶魯大學(xué)

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