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很久以前,地球可能是一个有环行星

外太阳系的巨行星如今拥有着环系统,但近半个世纪前,我们的地球也可能拥有过一个暂时的环。

作者:Erik Klemetti
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现代地球周围的假设环系统。图片来源:Kevin M. Gill, Wikimedia Commons。

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任何通过望远镜看过土星的人都会对其环绕它的环系统感到惊叹。那些环是岩石和冰组成的,延伸数千公里环绕着行星。它们是土星的标志,但木星、天王星和海王星也拥有环系统,尽管形式不那么壮观。

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然而,你不需要成为一颗巨行星才能拥有一个环。只要碎片聚集在行星的引力井中,自转就会导致它在其赤道附近形成一个碎片环。构建这个环的方式有很多种,但一种方法是小行星靠得太近,被行星捕获……然后被行星引力产生的潮汐力压碎。

地球的环?

这是一份撞击日期、海啸沉积物(巨砾岩)、L型球粒陨石沉积物和全球温度的汇编,它们被认为是奥陶纪环和撞击的证据。图片来源:Tomkins等人(2024)

Tomkins等人(2024)

Andrew Tomkins 等人在《*Earth & Planetary Sciences*》期刊上发表的一项新研究论文,大胆声称地球过去可能拥有过一个环系统。通过研究陨石坑的位置、海洋沉积物中的证据以及一些有趣的气候巧合,他们认为,大约从 4.65 亿年前开始,持续 2000 万到 4000 万年,一个由被摧毁的小行星组成的环曾点缀在我们星球的天空中。

Tomkins 和他的同事们对奥陶纪(约 4.85 亿至 4.43 亿年前)的一段时间感到好奇,这段时间内,基于保存下来的陨石坑证据,地球的撞击率似乎更高。再加上一种特定类型小行星来源的物质急剧增加,很明显地球正在接收更多来自太空的碎片。

一种假设是,小行星带可能发生了什么,将较小的岩石碎片送往内太阳系。这可以解释为何有更多的陨石坑以及沉积物中来自小行星的物质有所增加(比正常情况多 2-3 倍),但在火星或月球上没有发现这一时期的更多撞击证据。为什么只有地球?

Tomkins 和他的同事们推测,如果来自小行星的物质都相同(具体来说是L型球粒陨石),那么也许只有一个天体是源头。也许是来自一颗离地球太近而迷路的小行星?

小行星的死亡,环的诞生

重建的奥陶纪时期撞击地点。这些撞击被认为是来自一颗解体的、离地球太近的小行星。图片来源:Tomkins等人(2024)。

Tomkins等人(2024)

他们利用板块构造重建,重构了当时的世界地图,并发现该时期保存下来的主要撞击(至少 21 次!)都集中在一个不太可能是随机的区域内。相反,这可以解释为某个物体在离我们星球太近的地方被压碎后,发生了一系列大规模撞击。

而不是一次巨大的撞击,这颗小行星以更小的碎片的形式降落到地球上。在小行星在地球附近被摧毁后,它在我们星球周围形成了一个新生环。然后,在 4000 万年的时间里,所有碎片都从轨道上坠落。世界沉积物中的 L 型球粒陨石物质保持在较高水平,因为所有这些东西都落在了地球上,但在环消失后又恢复正常。

岩石记录中还有证据表明,这段时期伴随着许多大型海啸和地震。这可以解释为在这 4000 万年的时间里,无数次小行星撞击产生了巨大的海浪,将碎片堆积在当时存在的超大陆和较小陆地的海岸线上。

气候难题解决了?

Tomkins 及其同事提出的这个关于地球环的理论可以解释一些令人费解的问题。在此期间,地球气候变冷,但大气中的二氧化碳含量却保持在高位。正如我们从当前的气候变化中了解到的,二氧化碳应该使气温升高,但如果一个环遮挡了地球的一部分并反射了阳光,气候就会变冷。再加上数百万年来从天上掉落的物质产生的空气中的尘埃,综合影响可能导致 8 摄氏度的降温。

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气候记录还表明,地球在大约 4.4 亿年前再次变暖,根据 Tomkins 及其同事的环理论,这恰好与环可能已经消散的时间吻合。甚至可能在那段时期内形成了一些小型卫星,但后来也被摧毁了。

想到一个带环的地球从地面上看会是什么样子,这真是令人着迷。遗憾的是,当时地球表面除了最早的一些陆地植物,几乎没有其他生命。当时地球上的动物都生活在覆盖该星球大部分地区的广阔海洋中。然而,一个延伸到宇宙中的环,将使这个星球与我们今天所知的截然不同。

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