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撞擊坑:它們能幫助我們在其他地方找到生命嗎?

2024-01-12科學

2013 年 11 月 19 日,美國國家航空暨太空總署火星勘測軌域飛行器上的高分辨率成像科學實驗 (HiRISE) 相機獲得的直徑約為 30 米(100 英尺)的新撞擊坑的影像以及相應的噴射射線。 圖片來源:NASA/JPL-Caltech/亞利桑那大學

當我們透過雙筒望遠鏡、望遠鏡或阿波羅任務的過去鏡頭觀察月球時,我們看到的景觀中布滿了似乎是巨大的天坑。 但這些「天坑」不僅在月球上,因為它們在整個太陽系的幾乎每個行星體上都很明顯,從行星到其他衛星,再到小行星。 它們被稱為撞擊坑,大小從城市到小國不等。

撞擊坑是由大小從 塵埃顆粒 到直徑幾公裏不等的巖石引起的,這些巖石以令人難以置信的速度與 行星體 表面碰撞。 結果不僅是在地面上出現一個巨大的洞,而且撞擊還會從地表下方射出材料,將其濺向各個方向,稱為射線系統或噴射物。 一些隕石坑是如此之大,以至於科學家將它們稱為巨大的撞擊。 但是,為什麽 撞擊坑 的研究如此重要呢?

「碰撞是行星形成和演化過程中普遍存在的物理過程,」加州大學戴維斯分校地球與行星科學教授Sarah T. Stewart博士告訴【今日宇宙】。 「雖然與行星生長的主要階段相比,今天的碰撞頻率很低,但它們為行星動力學、地下成分和內部結構提供了關鍵的見解。 碰撞也塑造了地球上 生命的前進演化 ,在某些情況下,這是有據可查的,例如Chixculub 隕石坑 事件及其對恐龍滅絕的影響。 在其他情況下,例如碰撞在生命起源中的作用,它不太為人所知,但是一個活躍的研究領域。

該事件也被稱為Chixculub撞擊事件,據推測是大約6500萬年前發生在地球上的一次巨大撞擊,當時一顆直徑為10公裏(6英裏)的小行星撞擊了墨西哥尤卡坦半島的北部海岸。 研究人員估計,由此產生的爆炸相當於大約1億兆噸,同時產生了一個大於5,500°C(10,000°F)的核心和一個直徑180公裏(110英裏)和20公裏(12英裏)深的隕石坑。

除了 極端高溫 和巨大的沖擊波外,撞擊還產生了硫酸雨,碎片如雨點般落在地球上,臭氧損失,以及阻擋陽光的巨大塵埃雲,導致地球上75%的生命滅絕。 但是,盡管Chixculub撞擊事件對地球上的生命造成了淪陷性的後果,但研究巨大的撞擊和撞擊坑能教會我們在其他星球上尋找生命嗎?

「在過去的二十年裏,我們對生命與影響之間關系的看法發生了巨大變化,」史超活博士告訴【今日宇宙】。 「當我還是個學生的時候,我被教導說,撞擊會使行星表面消毒並抑制生命的上升。 今天,生命起源社群正在呼籲撞擊提供化學和熱擾動,這將有助於益生元化學。 由於碰撞在 行星形成 過程中非常普遍,因此觀點已經轉向增加碰撞的作用和我們所知道的生命可能頻率。

Chixculub撞擊事件中的巨大隕石坑之所以如此隱蔽,是由於塑造我們星球的行星表面過程,最明顯的是侵蝕,風化,火山活動和板塊構造。 這些過程也基本上抹去了地球大約46億年歷史中發生的數百萬個其他撞擊坑。 這與我們的月球和整個太陽系中成千上萬的其他行星體形成鮮明對比,包括行星、衛星和小行星,它們仍然有數十億年前可能產生的隕石坑。

雖然這些過程已經抹去了全球幾乎所有的撞擊坑,但世界上保存最完好的撞擊坑之一是隕石坑,它位於亞利桑那州弗拉格斯塔夫以東約 60 公裏(37 英裏)處。 這個隕石坑是在大約 50,000 年前由一個假設直徑為 50 米(150 英尺)的物體建立的,導致我們今天看到的隕石坑直徑不到 1.2 公裏(0.7 英裏)。 因此,除了所有這些獨特的方面之外,對於即將到來的學生應該如何以及為什麽應該學習撞擊坑,有哪些令人興奮的原因?

「撞擊坑一直是機器人(和人類)探索其他物體的有趣目標,因為它們提供了進入地下材料的途徑,」史超活博士告訴【今日宇宙】。 「科學家們仍在試圖了解最大的隕石坑是如何形成的,以及如何解釋必須與內部特性相關的變化。 人類現在正在做與行星防禦有關的激動人心的實驗,比如DART任務。 行星保護需要了解許多與自然撞擊事件相同的 物理過程

史超活博士告訴【今日宇宙】,「撞擊坑是美麗、復雜和有趣的行星特征」,同時鼓勵大學生檢視 行星撞擊社群維基 ,這是一個與撞擊相關的所有科學資源,包括線上工具、數據集、新聞等等。