地球上生命的進化有時取決於天文事件,我們從恐龍大滅絕例子中瞭解到這一點。大約6600萬年前,一顆10公里長的小行星或彗星撞擊墨西哥的尤卡坦半島,將恐龍滅絕。
這是一個在外太空的巨大小行星碰撞的例子,它產生了導致地球冰河期的塵埃。
然而,科學家們剛剛發現,數百萬年前地球的一次大冰期是由太陽系中的小行星碰撞引發的。
這一意外發現是否有助於應對全球變暖?
在發表在《科學進展》雜誌上的論文《中奧陶世冰期的外星觸發因素:L-球粒隕石母體破裂產生的塵埃》中,芝加哥野外博物館、瑞典隆德大學等的研究人員,認為4.66億年前一顆主要小行星的解體,使整個太陽系內部充滿了大量的塵埃,導致了冰河期。
小行星有多大?
經過計算,這顆小行星的寬度約為93英里。然而,這顆小行星非但沒有撞擊地球,反而在火星和木星之間的小行星帶分裂,並在太陽系內部產生了比平常多得多的塵埃。據該報報導,這是過去30億年來記錄在案的最大一次隕石分離,而且它的分離至今仍運送著近三分之一落在地球上的隕石。
- 上圖:這是一幅巨大的星空圖,鳥瞰著我們的小行星帶,它位於火星軌道(紅色)和木星軌道(紫色)之間。外太空的碰撞產生了導致地球冰河期的塵埃。
什麼是太空塵埃?
地球的大氣中總有一些灰塵,還有火山、沙漠和海鹽的灰塵。在目前的平流層中,外星塵埃佔所有塵埃的1%,沒有氣候意義。“正常情況下,地球每年獲得約40000噸外星物質,”菲利普·赫克(Philipp Heck)說,他是菲爾德博物館的館長,芝加哥大學的副教授,也是該論文的作者之一。“我們的假設是,在至少200萬年的時間範圍內,大量的外星塵埃在改變地球氣候、促進地球進入冰河期方面發揮了重要作用。”
太空塵埃是如何冷卻地球氣候的?
基本上是通過阻擋太陽光。眾所周知,4億6600萬年前地球的氣候變冷了,但奧陶紀冰山條件是如何被觸發或強化的,直到現在才是一個謎。基本上,塵埃的阻擋作用部分阻止了陽光到達地球,冰河時代開始了。倫德大學地質學教授、該項研究的負責人比格·施密茨說:“這類似於站在客廳中央,砸碎一個真空吸塵器袋,規模要大得多。”“我們的研究結果首次表明,這種塵埃會使地球急劇降溫。”
太空塵埃如何促進地球生物多樣性
所有的太空塵埃的到來都是這樣逐漸的——實際上至少持續了二百萬年——生命能夠適應不斷變化的溫度,導致新物種的爆炸。這被稱為“奧陶紀生物多樣性大事件”。
研究人員是怎麼發現的?
考古學家在4.66億年前的岩石中尋找太空塵埃的蹤跡,並將其與南極洲的微小隕石進行了對比。“我們研究了地球的沈積記錄中的外星物質、隕石和微隕石,這意味著曾經是海底的岩石。”菲利普·赫克談到瑞典南部欣訥山(Kinnekulle)的石化海底沈積物研究時說。“然後我們提取了外星物質來發現它是什麼和它來自哪裡。”
- 上圖:這是一塊有4.66億年歷史的隕石化石,是在同一次小行星碰撞中形成的,這次碰撞導致了導致冰河時代的塵埃。照片頂部是一種叫做鸚鵡螺的類似烏賊的生物化石。
提取外星物質是一個艱苦的過程,因為古代的岩石必須用酸處理,才能把石頭除掉,留下“空間物質”進行化學處理和分析。他們發現氦原子缺少一個中子——這是太陽被射出來的一個肯定的跡象——以及經常在小行星中發現的稀有金屬。
簡言之,小行星上的塵埃在太陽風襲擊地球後被氦氣富集。“這個結果完全出乎意料,”施密茨說。“直到我們得到最後一次氦氣測量結果,一切才就位。”
它如何幫助對抗全球變暖?
“我們談論的是數百萬年的時間尺度,”赫克說,“這與6500萬年前隕石殺死恐龍造成的氣候變化非常不同,它與今天的全球變暖不同——這種全球降溫是一次溫和的推動。”
然而,如果不減少二氧化碳排放,這一意外發現可能與應對全球變暖有關。那麼,我們能否複製4.66億年前引發全球降溫的沙塵暴?將小行星放置在環繞地球的軌道上,這樣它們就會不斷產生塵埃,並部分阻擋太陽光到達地球。赫克認為這樣的計畫會很危險。
赫克說:“對地質工程的建議應該進行非常嚴格和仔細的評估,因為如果出了問題,情況可能會比以前更糟。”然而,這些知識可能是有用的。他說:“我們正在經歷全球變暖,這是不可否認的,我們需要考慮如何防止災難性後果,或儘量減少它們。”他補充說:“任何合理的想法都應該加以探討。”
施密茨說:”我們的研究結果首次表明,這種塵埃有時使地球急劇降溫。我們的研究可以更詳細、基於經驗地瞭解其工作原理,進而可用於評估模型模擬是否真實。“