通过航空探冰雷达,科学家们在格陵兰岛930米冰层之下发现了31公里宽的陨石坑,比整个巴黎还要大。这不仅仅是在格陵兰发现的第一个陨石坑,而且也是全球25个巨大的撞击坑之一。
丹麦哥本哈根大学的Kurt Kjær教授带领团队在最新一期的Science上发文称,如果要形成这样大的陨石坑,这个陨石至少得有1.5公里宽。如此大的陨石撞击地球,足够对北半球的地球环境产生毁灭性的影响。
奇怪的圆环
该研究团队2015年在格陵兰西北部海华沙冰川(Hiawatha Glacier)(图1)首次发现了一个巨大的圆形凹陷,他们很快就怀疑这一奇怪的图案代表了陨石坑的边缘。
图1 格陵兰陨石坑位置及DEM图像
为了更进一步的开展研究,他们从德国维格拉研究所租赁了一艘具备超宽带雷达系统的飞机,这让他们能以极高的频率对冰层发射能量脉冲。最终通过这些数据,他们圈定了目标区域的外围和内围。
Kjær教授表示这个区域差不多就是陨石撞击的影响区,这说明我们一开始的想法是正确的。陨石坑的保存得非常好,这是令人惊讶的,因为冰川冰是一种非常有效的腐蚀剂,可以快速清除冲击痕迹。但这意味着从地质角度看,这次撞击必须相当年轻。到目前为止,现在还不可能直接测量陨石坑的年龄,但是通过冰层的覆盖情况和撞击模拟结果来看,这一撞击事件极有可能发生在更新世末期。甚至作者大胆地认为这一发现可能是"新仙女木事件"(晚更新与全新世之交一次突然的气候变冷事件)的可能诱因,或许正是在13,000年时候的陨石撞击促使了这次气候突然变冷的事件。
撞击证据
与此同时,团队还在周围的沉积物中收集陨石撞击的地球化学和地质证据。要想获取陨石坑内直接的地质样品,目前还存在很大的困难,毕竟还有厚厚的冰层覆盖在其上。但是在冰层边缘,研究者发现了之前的冰川在撞击后形成的冰川融水,其后经历了漫长的地质作用,形成了一些独特的沉积物。
他们在外侧的样品中发现了许多撞击的确凿证据——石英砂具有平面变形特征(图2)。同时,这些颗粒中还大量富集了镍、钴、铂、金等重金属元素。这些元素特征不但指明了陨石撞击,而且还说明这次撞击是相对比较少见的铁质陨石。
图2 受撞击影响发生晶体变形的石英颗粒
沉积特征
探冰雷达的数据显示这个陨石坑包含明显不同的冰层。其中,顶层为连续的、近水平状的冰雪层,代表了全新世以来的连续沉积过程。下部的冰层则发育有碎屑堆积物,这在格陵兰的其他冰芯记录也多有发现,代表了12.8-11.7千年的新仙女木事件。在这一层沉积物之下,又是厚厚的冰雪层,但是与表层不同的是,它们分布混乱而且粗糙,多呈波状分布。这些数据间接表明了这次撞击发生在11.7千年之前,甚至可能进而引发了第四纪重大其后事件——新仙女木。
质疑
当然,也有科学家表明了不一样的看法。来自美国科罗拉多州西南研究所的行星科学家Clark Chapman就指出陆地上存在很多类似的圆形凹陷,但是他们大多数并不是陨石撞击成因。而且,如果这次撞击要对气候环境产生重大的影响,这几乎是不可能的。
但另一方面,对于论文作者而言,这是一项激动人心的发现,毕竟他们再也不用为保守这个秘密而忧心忡忡了。
图3 陨石撞击格陵兰冰盖的模拟图
参考资料:
[1] CAROLYNGRAMLING. A massive crater hides beneath Greenland’s ice.
https://www.sciencenews.org/article/impact-crater-greenland-asteroid-younger-dryas, 2018-11-4
[2] Faculty of Science - Universityof Copenhagen .Massive impact crater from a kilometer-wide iron meteoritediscovered in Greenland.
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/11/181114160042.htm, 2018-11-14.
[3] Kurt H. Kjær, Nicolaj K. Larsen, Tobias Binder, et al. A large impactcrater beneath Hiawatha Glacier in northwest Greenland.Science Advances,2018; 4 (11): eaar8173 DOI:10.1126/sciadv.aar8173
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