周一发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)的研究文章说,在30 多亿年前,一颗巨大的太空陨石(代号S2),约有四座珠穆朗玛峰那么大,撞击在南非,造成早期地球环境迅速剧变,加速了生命的形成。此撞击并不像6600 万年前,宽达10 公里的Chicxulub小行星陨石撞击墨西哥尤卡坦半岛海岸,导致恐龙灭绝的后果。
南非的 Barberton Makhonjwa 山脉
发表此研究的哈佛大学地球与行星科学助理教授纳贾·德拉邦 (Nadja Drabon) 表示,太古时代的地球几乎是一个水世界,仅有几个突出水面的岛屿。据估计,直径超过10 公里的 “巨型岩石体” 至少每 1500 万年撞击一次地球,那么在太古时代( 40 亿年前到 25 亿年前),地球至少有 16 次被巨型陨石撞击。研究人员在南非 Barberton Makhonjwa 山脉的岩石中找到了发生在 36 亿至 32 亿年前的八次大型撞击事件的地质证据。
S2 陨石的质量估计是Chicxulub 小行星陨石的 50 到 200 倍。当时地球上还没有出现复杂的生命,只有细菌和真菌的形式存在的单细胞生命。海洋中可能也存在一些生命,但缺乏营养,因此太古时代的地球海洋也被描述为“生物沙漠”。
当 S2 陨石撞击到地球时,撞击面积直径在37 到 58 公里之间。这样的撞击结果迅速而猛烈,数小时内,撞击后注入大气中的尘埃在使天空变暗,即使在地球的另一侧也是如此。大气层升温,厚厚的尘埃云阻止了微生物吸收阳光能量。任何陆地或浅水区的生命都会立即感受到这种不利影响,并且这些影响持续几年到几十年。撞击形成大量小而圆的颗粒,呈现玻璃状或结晶状,沉积在岩石中,这些“小球粒"的微小颗粒被取下来送回实验室进行了研究分析。
撞击发生后,海啸迅速席卷全球,撞击产生的能量极为强大,以至于将海洋的表层蒸发。当海洋表面沸腾和蒸发时,它们会形成盐,在实验室中从岩石中分布的盐可以推测当时的海啸。海啸搅动了铁等元素并将它们从海底带到了地表。与此同时,海岸附近的陨石撞击残骸由于侵蚀最后都融入大海并释放出磷。实验室分析显示,在撞击后以铁和磷为食的单细胞生物数量立即激增。最终,雨水将之前蒸发的海洋表层返回地球表面,尘埃落定,地球上的生命迅速恢复并在新的营养环境下蓬勃发展。
S2陨石撞击 和 Chicxulub 小行星撞击产生完全不同的后果,这是因为地球被撞击时所处的历史阶段不同,以及撞击地点不同。因为Chicxulub 小行星陨石撞击点是地区是碳酸盐地带,导致硫磺释放到大气中,并形成气溶胶,全球表面温度急剧、极端地下降,致使生物灭绝。虽然两种撞击都导致了大量死亡,但一旦海洋重新填满并且尘埃落定,浅水区中耐寒、依赖阳光的微生物则迅速恢复。
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