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地球上最古老的晶体来源于陨石撞击

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核心提示:地球上最古老的晶体——锆石,很可能形成于小行星强烈撞击后留下的陨石坑中。

记载了远古地球历史的锆石晶体到底源于何处,科学家似乎找到了答案。 

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萨德伯里陨石坑(Sudbury crater)中的锆石在扫描电子显微镜下拍摄的照片。图片来源:Gavin Kenny 都柏林圣三一学院

新研究表明,地球上最古老的晶体——锆石,很可能形成于小行星强烈撞击后留下的陨石坑中。由于陨石事件频繁发生,锆石就像胡椒粉一样撒在初生的地球上。也就是说,之前“板块构造”的锆石成因假说可能是错误的。在地球演化历史中形成的岩石可以为地质学家提供许多信息,以推测地球演化之谜,比如地球上的水是何时形成的?我们的气候经历过何种变化?生命来自哪里?然而,我们能回溯的时间是有限的,因为我们能找到的与地球年龄相仿的研究材料只有这微小的天然锆石晶体。

锆石的大小接近头发的直径,其年龄超过40亿年(地球的历史约为46亿年)。由于它重要的科研价值,锆石晶体的来源已经成了学术界的热点问题。15年前,科学家们通过分析锆石证明了在其形成时已有地表水存在(地表水对生命起源非常关键的),这也一度使锆石研究受到高度关注。

10年前,一支美国的科研团队提出,古老的锆石晶体可能形成于地壳板块间的相互碰撞,与如今发生在安第斯山脉(the Andes Mountains)的情况有些类似,即太平洋洋底正向南美洲板块下俯冲。

然而就目前所知,在早期地球上,板块构造运动还未开始。那么这些锆石晶体究竟从何而来?

近来,又有地质学家设想,地球早期可能受到来自宇宙空间的巨石的强烈撞击(有的直径可达几千米),而锆石晶体正形成于这些陨石坑中。都柏林圣三一学院的研究者们为了验证这个想法,选取了一个较为年轻的陨石坑,并将在这样的撞击环境下形成的锆石与那些古老锆石进行对比分析。

在爱尔兰研究委员会(Irish Reseach Council)与爱尔兰科学基金会(Science Foundation Ireland)的支持下,2014年的夏天,该团队从加拿大安大略省的萨德伯里陨石坑(the Sudbury impact crater, Ontario)中采集了几千份的锆石样品。选取萨德伯里陨石坑的主要原因是,它是世界上保存最好的且第二古老的陨石坑,距今约有20亿年了。

他们在斯德哥尔摩自然历史博物馆(Swedish Museum of Natural History in Stockholm)分析完这些锆石晶体后发现,这些样品的晶体组成与古老的锆石并无二致。

该研究成果发表于国际一流期刊《地质学》(Geology)上。文章的第一作者、都柏林圣三一学院自然科学院(Trinity's School of Natural Sciences)的研究者Gavin Kenny博士说道:“我们的发现令人震惊,因为许多人都曾认为这种古老的锆石晶体不可能形成于陨石坑中,而我们的发现偏偏证实了这一观点。目前,这些小玩意身上仍有诸多未解之谜,但借助它们,我们能对早期的地球历史有了更加完整的认识。此外,我们的结果也支持了以前提出的观点——在早期,地球受到小行星撞击的频率远比此后要高。”

Gavin Kenny最近在美国休斯敦举行的月球与行星科学研讨年会(Lunar and Planetary Science Conference)上,向空间科学领域的研究者们介绍了该成果。

他还说:“其他研究者对我们的研究成果也怀有很大的热情。就在两年以前,有一个团队研究了早期地球上发生陨石撞击的大致时期,他们认为这些撞击或能解释古老锆石的形成年代。今天,我们的研究首次揭示了加拿大陨石坑中锆石的化学成分与最古老锆石晶体的相同,相信他们也一定会为我们的成果感到高兴吧!”

翻译:胡砚泊

审校:颜磊

原文链接: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160428173233.htm

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