世界上已知最古老的陨石撞击结构如何改变地壳的化学性质

陨石撞击可能是行星历史上的灾难性事件，融化岩石，改变大气化学成分，并造成普遍破坏。

然而，撞击也可能创造了地球的，支持了启动生命的生态位，甚至开发了金属矿石。

在发表在《地球与行星科学快报》上的一项新研究中，我们研究了世界上已知最古老的撞击坑的遗迹：位于西澳大利亚州亚拉布巴的2.29亿年前的遗址。

我们发现有证据表明，撞击后热水在岩石的裂缝中循环，可能是因为撞击融化了当时覆盖地球大部分地区的一些冰。断裂岩石中的热水可能为早期生命形式提供了一个利基，它的存在也对我们理解地壳中金属矿石矿床如何形成具有意义。

太空岩石一直是地球历史上的关键角色

陨石撞击似乎在地球历史过程中以200亿年的周期来来去去。

在全球范围内，已经记录了大约200个主要撞击地点。其中最古老的是在西澳大利亚的亚拉布巴。

二十多亿年前，一块太空岩石砸在亚拉布巴的地壳上。这个古老的地壳在现在之前大约2.65亿年形成，并因撞击而发生了剧烈的变化。

结果是一个估计直径约70公里的陨石坑，现在被侵蚀成一个疙瘩。撞击的冲击是如此之大，甚至融化了周围地壳的一部分，这些地壳是由花岗岩制成的——这是一种常见的岩石，你可能会在花哨的厨房台面上看到。

在我们的新研究中，我们仔细研究了这种影响对地壳化学的影响。陨石撞击的化学效应通常不被探索，但它们对于理解环境后果的全部范围可能很重要。

现场调查：摇滚

地质学家对困在岩石中的矿物进行法医研究，以调查地球内部发生的事情，就像现场调查人员在现场研究材料以确定其起源一样。

地质学家特别热衷的一种线索是同位素。这些是特定元素的不同形式。

元素的不同同位素在化学反应中表现相同，但它们在原子内含有不同数量的中子。这使得一些同位素不稳定：随着时间的推移，它们会放射性衰变成不同的元素。

我们可以利用这种放射性衰变。例如，我们可以通过测量铀与铅同位素的比例来确定亚拉布巴陨石坑及其周围岩石的年龄，这就像一个秒表，计算矿物生长以来的时间。

这告诉我们年龄，因为铀随着时间的推移衰变成铅，我们知道这种衰变发生的速度。因此，测量样品中两种元素的同位素可以向我们显示发生了多少衰变，使我们能够计算矿物的年龄。

使用同位素的另一种方法是在某些矿物中，这些比率随着时间的推移保持固定并且不会改变。然后，同位素特征成为追踪材料来源的有力工具，就像一个人的姓氏可以提供他们家庭起源的线索一样。

水晶瓶中的信使

我们分析了亚拉布巴火山口周围地壳矿物颗粒中铅的同位素组成。

我们研究了长石晶体，通常是花岗岩台面示例中的粉红色颗粒，因为它们天然含有铅，但不含铀。

这很重要，因为捕获在这种矿物中的铅同位素反映了矿物最初生长的液体的成分。

我们发现了各种各样的铅同位素组成，以及在撞击时在颗粒裂缝中生长的新含铀矿物，从而启动了新的秒表。

对于同位素特征的这些修改，唯一合理的解释是，撞击一定产生了循环热水网络，这些网络渗透到整个岩石的损伤区域。就亚拉布巴而言，水很可能来自流星撞击冰盖，因为冰在2.29亿年前覆盖了世界大部分地区。

影响的影响

从两个截然不同的角度来看，我们对撞击产生的热水循环的记录非常重要。

首先，热流体系统可能孕育了早期生命。对早期地球的影响要大得多，频率也高得多，在某些方面，这些暴力和破坏性事件会阻碍复杂生命的进化。

然而，研究人员已经证明，微生物群落可以在热量，水和营养物质与粉碎岩石相遇的地方开花：正是影响可以产生的条件。有些人甚至认为撞击是行星进化的基本组成部分，也是创造宜居行星所必需的。

其次，了解撞击产生的热水如何运输金属可以帮助我们了解矿床是如何产生的。早期人类最早的一些金属来源是陨石，他们从陨石中切下金属碎片作为工具和珠宝。

然而，撞击地点可能含有更大浓度的金属，而不仅仅是陨石本身，陨石本身经常被蒸发。矿床通常在存在地质结构时形成，例如岩石内的裂缝，金属可以通过流体移动到其中。

撞击物显然会粉碎地壳，但它们也提供循环热水。如果目标岩石中一开始就存在金属，这种热水可能会携带并将这些金属浓缩成更丰富的沉积物。

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