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撞击坑:它们能帮助我们在其他地方找到生命吗?

2024-01-12科学

2013 年 11 月 19 日,美国宇航局火星勘测轨道飞行器上的高分辨率成像科学实验 (HiRISE) 相机获得的直径约为 30 米(100 英尺)的新撞击坑的图像以及相应的喷射射线。 图片来源:NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学

当我们通过双筒望远镜、望远镜或阿波罗任务的过去镜头观察月球时,我们看到的景观中布满了似乎是巨大的天坑。 但这些「天坑」不仅在月球上,因为它们在整个太阳系的几乎每个行星体上都很明显,从行星到其他卫星,再到小行星。 它们被称为撞击坑,大小从城市到小国不等。

撞击坑是由大小从 尘埃颗粒 到直径几公里不等的岩石引起的,这些岩石以令人难以置信的速度与 行星体 表面碰撞。 结果不仅是在地面上出现一个巨大的洞,而且撞击还会从地表下方射出材料,将其溅向各个方向,称为射线系统或喷射物。 一些陨石坑是如此之大,以至于科学家将它们称为巨大的撞击。 但是,为什么 撞击坑 的研究如此重要呢?

「碰撞是行星形成和演化过程中普遍存在的物理过程,」加州大学戴维斯分校地球与行星科学教授Sarah T. Stewart博士告诉【今日宇宙】。 「虽然与行星生长的主要阶段相比,今天的碰撞频率很低,但它们为行星动力学、地下成分和内部结构提供了关键的见解。 碰撞也塑造了地球上 生命的进化 ,在某些情况下,这是有据可查的,例如Chixculub 陨石坑 事件及其对恐龙灭绝的影响。 在其他情况下,例如碰撞在生命起源中的作用,它不太为人所知,但是一个活跃的研究领域。

该事件也被称为Chixculub撞击事件,据推测是大约6500万年前发生在地球上的一次巨大撞击,当时一颗直径为10公里(6英里)的小行星撞击了墨西哥尤卡坦半岛的北部海岸。 研究人员估计,由此产生的爆炸相当于大约1亿兆吨,同时产生了一个大于5,500°C(10,000°F)的核心和一个直径180公里(110英里)和20公里(12英里)深的陨石坑。

除了 极端高温 和巨大的冲击波外,撞击还产生了硫酸雨,碎片如雨点般落在地球上,臭氧损失,以及阻挡阳光的巨大尘埃云,导致地球上75%的生命灭绝。 但是,尽管Chixculub撞击事件对地球上的生命造成了毁灭性的后果,但研究巨大的撞击和撞击坑能教会我们在其他星球上寻找生命吗?

「在过去的二十年里,我们对生命与影响之间关系的看法发生了巨大变化,」斯图尔特博士告诉【今日宇宙】。 「当我还是个学生的时候,我被教导说,撞击会使行星表面消毒并抑制生命的上升。 今天,生命起源社区正在呼吁撞击提供化学和热扰动,这将有助于益生元化学。 由于碰撞在 行星形成 过程中非常普遍,因此观点已经转向增加碰撞的作用和我们所知道的生命可能频率。

Chixculub撞击事件中的巨大陨石坑之所以如此隐蔽,是由于塑造我们星球的行星表面过程,最明显的是侵蚀,风化,火山活动和板块构造。 这些过程也基本上抹去了地球大约46亿年历史中发生的数百万个其他撞击坑。 这与我们的月球和整个太阳系中成千上万的其他行星体形成鲜明对比,包括行星、卫星和小行星,它们仍然有数十亿年前可能产生的陨石坑。

虽然这些过程已经抹去了全球几乎所有的撞击坑,但世界上保存最完好的撞击坑之一是陨石坑,它位于亚利桑那州弗拉格斯塔夫以东约 60 公里(37 英里)处。 这个陨石坑是在大约 50,000 年前由一个假设直径为 50 米(150 英尺)的物体创建的,导致我们今天看到的陨石坑直径不到 1.2 公里(0.7 英里)。 因此,除了所有这些独特的方面之外,对于即将到来的学生应该如何以及为什么应该学习撞击坑,有哪些令人兴奋的原因?

「撞击坑一直是机器人(和人类)探索其他物体的有趣目标,因为它们提供了进入地下材料的途径,」斯图尔特博士告诉【今日宇宙】。 「科学家们仍在试图了解最大的陨石坑是如何形成的,以及如何解释必须与内部特性相关的变化。 人类现在正在做与行星防御有关的激动人心的实验,比如DART任务。 行星保护需要了解许多与自然撞击事件相同的 物理过程

斯图尔特博士告诉【今日宇宙】,「撞击坑是美丽、复杂和有趣的行星特征」,同时鼓励大学生查看 行星撞击社区维基 ,这是一个与撞击相关的所有科学资源,包括在线工具、数据集、新闻等等。