新的撞击模型：小行星和彗星撞击如何延缓地球大气层的演变

导读：在25亿到40亿年前，也就是被称为太古宙的时期，地球的天气经常可以被描述为多云，有可能出现小行星撞击事件。

在25亿到40亿年前，也就是被称为太古宙的时期，地球的天气经常可以被描述为多云，有可能出现小行星撞击事件。那时，小行星或彗星撞击地球的情况并不罕见。事实上，当时最大的小行星（直径超过6英里），改变了地球最早的大气层的化学成分。虽然这一切已经被地质学家普遍接受，但一直没有被很好地理解的是，这些大型小行星会多长时间撞击地球一次，以及这些撞击产生的尘埃究竟如何影响大气层，特别是氧气水平。一个研究小组现在认为他们有了一些答案。

在一项新研究中，哈佛大学地球和行星科学副教授Nadja Drabon所在的团队分析了古代小行星的残骸，并对其碰撞的影响进行了建模，表明这些撞击发生的频率比以前认为的要高，并且可能推迟了氧气开始在地球上积累的时间。新的模型可以帮助科学家们更准确地了解这个星球何时开始走向我们今天所知的地球。

Drabon说：“大气中的自由氧对于任何使用呼吸作用产生能量的生物都是至关重要的。如果没有大气中氧气的积累，我们可能就不会存在。”

这项工作发表在《自然-地球科学》上，由科罗拉多州博尔德的西南研究院（SwRI）的科学家Simone Marchi领导。

研究人员发现现有的行星轰击模型低估了小行星和彗星撞击地球的频率。新的、更高的碰撞率表明撞击天体大约每1500万年撞击一次地球，比目前的模型高10倍左右。

科学家们在分析了看似普通的岩石碎片的记录后意识到这一点。它们实际上是古老的证据，被称为撞击球粒，在每次大型小行星或彗星撞击地球时的火热碰撞中形成。结果，撞击产生的能量融化和汽化了地壳中的岩石材料，将它们射成一个巨大的羽状物。云层中的熔岩小水滴随后会凝结和固化，作为沙子大小的颗粒落回地球，并沉淀在地壳上。这些古老的标记很难找到，因为它们在岩石中形成的层次通常只有大约一英寸左右。

"你基本上只是去长途跋涉，你看你能找到的所有岩石，因为撞击球粒是如此之小，"Drabon说。"它们真的很容易被错过。"

然而，像Drabon这样的科学家，已经抓住了突破口。她说：“在过去的几年里，发现了一些以前没有认识到的额外撞击的证据。”

这些新的球粒层增加了早期地球时期已知的撞击事件的总数。这使得西南研究院的团队能够更新他们的轰击模型，发现碰撞率被低估了。

研究人员随后模拟了所有这些撞击将如何影响大气层的情况。他们基本上发现，直径大于6英里的天体的陨石撞击的累积效应可能创造了一个氧气汇，将大部分氧气从大气中吸走。

这些发现与地质记录相吻合，地质记录显示大气中的氧气水平是变化的，但在早期的太古宙时期保持相对较低的水平。这种情况一直持续到大约24亿年前，在这个时期的尾部，轰击速度减慢。然后，地球经历了一个由氧气水平上升引发的表面化学的重大转变，被称为大氧化事件。

Marchi在一份声明中说：“随着时间的推移，碰撞逐渐变得不那么频繁，而且规模太小，无法显著改变大氧化事件后的氧气水平。地球正在成为目前的星球的过程中。”

Drabon说，该项目的下一步包括将他们的建模工作进行测试，看看他们能在岩石本身中建立什么模型。Drabon想知道：“我们能否在岩石记录中实际追踪到氧气是如何被从大气中吸走的？”