他们的研究发表于《地球与环境通讯》,研究了陨石中的矿物质是如何被不同时间的撞击破坏的,这意味着他们可以识别可能参与行星形成的最大和最古老的事件。
领导这项研究的克雷格·沃尔顿(Craig Walton)表示:“陨石撞击的年龄常常存在争议:我们的工作表明,我们需要利用多方面的证据来更加确定撞击的历史——就像调查古代犯罪现场一样”,该研究的领导者克雷格·沃尔顿说。他是剑桥大学地球科学系的学生。
在太阳系历史的早期,包括地球在内的行星是由小行星和较大天体(称为原行星)之间的大规模碰撞形成的。
合著者奥利·肖特尔博士说:“这些撞击的证据太古老了,以至于它们已经在地球上消失了——尤其是地球的‘短期记忆’,因为地表岩石不断被板块构造回收。”
小行星及其碎片以陨石的形式落到地球上,但它们是惰性的、寒冷的、古老的——这使它们成为碰撞的忠实计时器。
这项新研究是与中国科学院和英国开放大学的研究人员合作进行的,记录了车里雅宾斯克陨石中的磷酸盐矿物如何不同程度地破碎,以便拼凑碰撞历史。他们的目的是确认陨石的铀-铅年代测定,即观察一种同位素衰变成另一种同位素所需的时间。
中国科学院地质与地球物理研究所胡森博士说:“大多数原始陨石中的磷酸盐是测定陨石对其母体所经历的撞击事件的极好目标。”
此前对这颗陨石的测年显示有两个撞击年龄,一个较早,即约45 亿年前的一次碰撞,另一个发生在过去5000 万年内。
但这些年龄并不是那么明确。就像一幅画随着时间的推移而褪色一样,连续的碰撞可能会模糊曾经清晰的图片,导致科学上对撞击的年龄甚至记录的撞击数量产生不确定性。
新的研究按时间顺序排列了车里雅宾斯克陨石中记录的碰撞,将陨石上新的铀-铅年龄与其晶体结构中看到的碰撞引起的加热的微观证据联系起来。这些微观线索随着每次连续的撞击而在矿物中积累,这意味着可以区分碰撞、按时间顺序排列并确定日期。
他们的发现表明,含有最古老碰撞痕迹的矿物要么在高温下破碎成许多较小的晶体,要么在高压下强烈变形。
研究小组还描述了陨石中的一些矿物颗粒,这些矿物颗粒在较低压力和温度下因较小的撞击而破碎,记录的年龄要晚得多,不到5000 万年。他们认为,这次撞击可能使车里雅宾斯克陨石脱离了其宿主小行星,并将其飞向地球。
总的来说,这支持了两阶段的碰撞历史。 “对我们来说,问题是这些日期是否可信,我们能否将这些影响与影响过热的证据联系起来?我们已经证明,这些日期的矿物学背景确实很重要,”沃尔顿说。 ”
科学家们对45 亿年前的撞击日期特别感兴趣,因为我们认为大约在这个时间,地月系统诞生了,可能是两个行星体碰撞的结果。
车里雅宾斯克陨石属于一组所谓的石陨石,所有这些陨石都含有高度破碎和重熔的物质,与这次巨大的撞击大致吻合。
新获得的日期支持了之前的建议,即许多小行星在44.8 亿年前至44.4 亿年前经历过高能碰撞。 “所有这些小行星此时都记录了强烈的融化,这一事实可能表明太阳系正在重组,这要么是地月形成的结果,要么是巨行星轨道运动的结果。”
沃尔顿现在计划完善月球形成撞击窗口期间的年代测定,这可以告诉我们我们自己的星球是如何形成的。