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然而，羅切斯特大學(xué)最近的一項(xiàng)研究表明，這個(gè)撞擊物可能大得多，這將對(duì)整個(gè)地球產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。這項(xiàng)研究最近發(fā)表在《地球物理研究》雜志上，提高了人們對(duì)這次大規(guī)模撞擊的理解，為更真實(shí)地模擬過(guò)去和未來(lái)在地球和其他星球上發(fā)生的撞擊事件鋪平了道路。

“了解我們?cè)诘厍蛏献畲蟮淖矒艚Y(jié)構(gòu)至關(guān)重要，”Natalie Allen說(shuō)，她現(xiàn)在是約翰斯·霍普金斯大學(xué)的博士生。Allen是該論文的第一作者，該論文基于她在羅切斯特大學(xué)本科時(shí)與地球和環(huán)境科學(xué)助理教授Miki Nakajima進(jìn)行的研究。“能夠獲得像弗里德堡隕石坑這樣的結(jié)構(gòu)所提供的信息是一個(gè)很好的機(jī)會(huì)來(lái)測(cè)試我們的模型和我們對(duì)地質(zhì)證據(jù)的理解，以便我們能夠更好地理解對(duì)地球和其他地方的影響。”

(資料圖)

弗里德堡隕石坑經(jīng)過(guò)20億年的侵蝕。正因?yàn)槿绱耍茖W(xué)家們很難確定最初撞擊時(shí)隕石坑的確切大小，因此也很難確定產(chǎn)生隕石坑的撞擊器的大小和速度。

一個(gè)直徑172公里（107英里）的隕石坑將由一個(gè)大小為15公里（9.3英里）、以每秒15公里（9.3英里）的速度移動(dòng)的天體創(chuàng)造。然而，這比目前對(duì)弗里德堡隕石坑的估計(jì)要小得多。根據(jù)新的地質(zhì)證據(jù)和測(cè)量結(jié)果，科學(xué)家們估計(jì)，在撞擊時(shí)，該結(jié)構(gòu)的原始直徑應(yīng)該在250至280公里（155至174英里）之間。

Allen、Nakajima和他們的同事進(jìn)行了模擬，以匹配隕石坑的最新尺寸。他們的結(jié)果顯示，一個(gè)撞擊器必須大得多--大約20至25公里（12.5至15.5英里）--并且以每秒15至20公里（9.3至12.4英里）的速度飛行，才能解釋一個(gè)250公里大小的隕石坑。

這意味著形成弗里德堡隕石坑的撞擊器將比6600萬(wàn)年前導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星更大，后者形成了希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulub Crater）。那次撞擊對(duì)全球產(chǎn)生了破壞性影響，包括溫室效應(yīng)、廣泛的森林火災(zāi)、酸雨和臭氧層的破壞，此外還導(dǎo)致了殺死恐龍的白堊紀(jì)-古近紀(jì)滅絕事件（簡(jiǎn)稱(chēng)K-Pg事件）。

如果形成弗里德堡隕石坑的小行星比形成希克蘇魯伯隕石坑小行星撞擊的能量更強(qiáng)，那么弗里德堡隕石坑可能會(huì)造成更加災(zāi)難性的全球后果。

Nakajima說(shuō)：“與希克蘇魯伯撞擊不同，鑒于20億年前只有單細(xì)胞生命體，沒(méi)有樹(shù)木存在，弗里德堡撞擊并沒(méi)有留下大規(guī)模滅絕或森林火災(zāi)的記錄。然而，這次撞擊對(duì)全球氣候的影響可能比希克蘇魯伯撞擊更廣泛。”

她說(shuō)，來(lái)自弗里德堡撞擊的灰塵和氣溶膠會(huì)擴(kuò)散到整個(gè)地球，阻擋陽(yáng)光，冷卻地球表面。“這可能會(huì)對(duì)光合作用的生物體產(chǎn)生破壞性的影響。在塵埃和氣溶膠沉降之后--這可能需要數(shù)小時(shí)到十年的時(shí)間--從撞擊中排放出的二氧化碳等溫室氣體將使全球溫度在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)可能上升數(shù)度。”

模擬結(jié)果還使研究人員能夠研究撞擊所噴出的物質(zhì)以及這些物質(zhì)從隕石坑走過(guò)的距離。他們可以利用這些信息來(lái)確定數(shù)十億年前陸地的地理位置。例如，以前的研究確定，來(lái)自撞擊體的物質(zhì)被拋射到了今天的卡累利阿共和國(guó)。利用他們的模型，Allen、Nakajima和他們的同事發(fā)現(xiàn)，在20億年前，包含卡累利阿的陸塊距離南非的火山口只有2000至2500公里--比今天的兩個(gè)地區(qū)要近得多。

“要約束很久以前的陸地的位置是非常困難的，”Allen說(shuō)。“目前最好的模擬繪制了大約10億年前的地圖，而且越往后不確定因素越大。澄清證據(jù)，如這種噴出物層的映射，可能使研究人員能夠測(cè)試他們的模型，并幫助完成對(duì)過(guò)去的看法。”

本科生的研究導(dǎo)致了論文的發(fā)表

這篇論文的想法是作為Nakajima教授的《行星內(nèi)部》（現(xiàn)名為《行星內(nèi)部物理學(xué)》）課程期末考試的一部分產(chǎn)生的，Allen在大三時(shí)選修了該課程。

Allen說(shuō)，將本科生的工作成果轉(zhuǎn)化為同行評(píng)議的期刊文章的經(jīng)歷非常有意義，對(duì)她申請(qǐng)研究生院有幫助。

“當(dāng)Nakajima教授找到我，問(wèn)我是否想一起工作，把它變成可發(fā)表的作品時(shí)，這真的很令人欣慰，也很有說(shuō)服力，”Allen說(shuō)。“我已經(jīng)制定了自己的研究想法，而它被另一位科學(xué)家視為足夠令人信服，他們認(rèn)為它值得發(fā)表！”

她補(bǔ)充說(shuō)：“這個(gè)項(xiàng)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我通常的研究舒適區(qū)，但我認(rèn)為這將是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，將迫使我以一種新的方式應(yīng)用我的技能。在我準(zhǔn)備上研究生時(shí)，它給我的研究能力帶來(lái)了很大的信心。”

關(guān)鍵詞：弗里德堡隕石坑森林火災(zāi) 科學(xué)家們