天体撞击如何重塑地球？解读32亿年前S2天体撞击事件→

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地球在其46亿年的历史中，经历了无数次天体撞击事件，这些事件不仅塑造了地球的地貌，还深刻影响了地球环境和生命的起源与演化。

但是，地球上的撞击坑数量远少于月球，这是因为地球强烈的地质活动和侵蚀作用抹去了大部分痕迹。同时，地球的大气层能够烧毁和阻挡小尺寸的天体，使其在进入地球前被消耗，无法在地表形成撞击坑。目前地球上确认的撞击坑仅有200多个，而如果所有撞击坑都保留下来，地球表面将与月球一样，布满无数大小不等的撞击坑。

在这200多个撞击坑中，最古老和最大的撞击坑是南非的弗里德堡撞击坑，形成于20.2亿年前，直径超过300公里。显然，这不是地球上最早和最大的撞击事件。

科学家们一直在寻找地球更早期遭受撞击的地质记录，探索这些撞击对地球地质构造和生态环境的影响，以及它们为地球生命提供“种子”的可能性。

已有的研究表明，在太古宙时期，也就是距今36亿至32亿年期间，地球至少遭受了8次大规模撞击，这些撞击事件在南非巴伯顿绿岩带的岩石中留下了证据。科学家把这8次撞击排列为S1到S8.

最近，哈佛大学的研究团队对32.6亿年前的S2撞击事件进行了详细研究。通过对南非巴伯顿·马孔乔瓦(Barberton Makhonjwa)山脉岩石的研究，他们进一步确认了这次撞击事件。研究人员在岩石中发现了大量微小的陨石撞击颗粒——小球，这些小球是大型陨石撞击地球时产生融化了地球岩石后飞溅和快速冷却后形成的，它们在岩石中形成了特征的球状沉积层。

据估算，S2陨石撞击地球时的直径在37到58公里之间。这个估计是基于对撞击坑的地质结构、岩石的冲击变质特征以及同位素分析等方法得出的。撞击体的大小与其撞击产生的能量、抛出物的分布以及对环境和生物的影响有直接关系。

那么这次撞击的能量和破坏性有多大呢？这个科学家团队认为，S2撞击事件的规模和影响，都远超我们熟知的导致恐龙灭绝的，发生在墨西哥湾的希克苏鲁伯大撞击事件。后者发生在6600万年前，是由一个大约直径10公里的陨石造成的，形成了直径约200公里的撞击坑，在地质记录中留下了深刻的痕迹，诱发了第五次生物大灭绝。

而直径数倍于希克苏鲁伯的撞击，显然会对造成更为巨大的影响，包括：

1. 全球海啸：S2撞击引发了历史上已知的最大海啸，这场海啸席卷全球，撕裂了海底，淹没了海岸线。

2. 海洋沸腾与蒸发：撞击产生的热量导致海洋上层沸腾，数十米的海水蒸发，同时加热了大气，使气温升高100摄氏度。

3. 大气尘埃云：撞击将大量的尘埃和碎片喷射到大气中，形成了厚厚的尘埃云，遮蔽了阳光，导致陆地上和浅水中依赖光合作用的简单生命灭绝。

4. 营养物质释放：撞击在全球范围内释放了磷等必需营养物质，被称为“肥料炸弹”。陨石本身释放出大量的磷和铁，这两种元素都可以喂养任何能够代谢它们的微生物。

该团队认为，S2陨石撞击及其他早期太古宙时期的大型撞击似乎对早期海洋生物产生了混合的影响。一些生命形式受到了积极影响，而另一些则面临着更大的挑战。海啸、海洋蒸发和黑暗对表层水中的光合生物影响最为严重，但在下层水体中的化能自养生物和超高温生物可能受到的影响较小。有害的环境影响可能是短暂的，持续时间可能不超过几年到几十年，此后，生物圈会迅速恢复。在中期，磷的涌入和Fe2+注入到浅水区，可能引发了一次短暂的生物大爆发，尤其是触发了微生物的铁循环。这可能在地球早期历史中为生命带来了短暂的好处。他们认为，从全球范围来看，早期生命可能因重大撞击事件而受益于营养物质和电子供体的涌入，以及新环境的出现。

也就是说，尽管S2撞击对生命造成了灾难性的影响，但撞击后的环境变化也为生命的繁荣创造了条件。撞击导致陆地侵蚀，搅动了深海中的铁元素，允许以铁为代谢物的细菌繁殖。以磷和铁元素为食的单细胞生物数量急剧增加，这些发现支持了科学家们日益相信的一种观点，即那些给地球带来了连续的、猛烈的撞击事件，为早期生命的蓬勃发展带来了机会。

可见，天体撞击事件是地球历史上的重要力量，它们不仅塑造了地球的地貌，还对生命起源和演化产生了深远的影响。虽然这些事件可能导致生物大灭绝，但也可能为新生命的诞生和演化提供了条件。随着科学研究的不断进步，我们对这些撞击事件的理解将更加深入，从而更好地认识地球历史和生命演化的奥秘。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：肖龙

审核：周炳红 中国科学院国家空间科学中心 研究员

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司