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罗切斯特大学的研究人员对20亿年前形成Vredefort陨石坑的撞击进行了更精确的模拟。大约20亿年前，一个撞击体快速飞向地球，并在距离现在的南非约翰内斯堡不远的地方撞上了地球。这个撞击物，可能是一颗小行星，形成了现在地球上最大的陨石坑。根据早期的研究，科学家基本承认弗里德伯格陨石坑是由一个直径约15公里(约9.3英里)、速度为每秒15公里的天体造成的。
然而，罗切斯特大学最近的一项研究表明，这个撞击体可能要大得多，将对整个地球产生灾难性的影响。这项研究最近发表在《地球物理研究》杂志上，提高了人们对这种大规模撞击的认识，为更真实地模拟地球和其他行星过去和未来的撞击事件铺平了道路。
“了解我们在地球上最大的撞击结构是至关重要的，”娜塔莉·艾伦说，她现在是约翰·霍普金斯大学的博士生。Allen是这篇论文的第一作者，这篇论文是基于她在罗切斯特大学读本科时与地球和环境科学助理教授Miki Nakajima的研究。“能够获得像弗里德伯格陨石坑这样的结构提供的信息是一个很好的机会，可以测试我们的模型和我们对地质证据的理解，从而更好地了解对地球和其他地方的影响。”
弗里德伯格陨石坑已经被侵蚀了20亿年。正因为如此，科学家们很难确定最初撞击时陨石坑的确切大小，因此也很难确定产生陨石坑的撞击器的大小和速度。
一个直径为172公里(107英里)的陨石坑将由一个大小为15公里(9.3英里)的天体以每秒15公里(9.3英里)的速度移动而形成。然而，这比目前估计的弗里德伯格陨石坑要小得多。根据新的地质证据和测量结果，科学家估计，撞击时该结构的原始直径应该在250至280公里(155至174英里)之间。
艾伦、中岛和他们的同事做了一个模拟来匹配最新的陨石坑尺寸。他们的结果表明，一个撞击体必须大得多——约20至25公里(12.5至15.5英里)——并以每秒15至20公里(9.3至12.4英里)的速度飞行，才能解释一个250公里的陨石坑。
这意味着形成弗里德伯格陨石坑的撞击物将比6600万年前导致恐龙灭绝的小行星更大，后者形成了希克苏鲁伯陨石坑。这一冲击对整个世界产生了毁灭性影响，包括温室效应、大面积森林火灾、酸雨和臭氧层破坏。此外，还导致了恐龙灭绝的白垩纪-古近纪大灭绝事件(简称K-Pg事件)。
如果形成弗里德伯格陨石坑的小行星撞击能量强于形成希克苏鲁伯陨石坑的小行星，那么弗里德伯格陨石坑可能会造成更具灾难性的全球性后果。
中岛说:“与Hikkerub撞击不同，由于20亿年前只有单细胞生物，没有树木，弗里德堡撞击没有留下大规模灭绝或森林火灾的记录。然而，这次撞击对全球气候的影响可能比希克苏鲁伯撞击更加广泛。”
她说，弗里德堡撞击产生的灰尘和气溶胶会扩散到整个地球，阻挡阳光，使地球表面变冷。“这可能对光合生物产生破坏性影响。在尘埃和气溶胶沉降下来后——这可能需要几个小时到十年——撞击排放的二氧化碳等温室气体将导致全球气温在很长一段时间内上升几度。”
模拟结果还使研究人员能够研究撞击喷出的物质以及这些物质从陨石坑中喷出的距离。他们可以利用这些信息来确定数十亿年前陆地的地理位置。例如，以前的研究已经确定撞击物的物质被喷射到了现在的卡累利阿共和国。利用他们的模型，艾伦、中岛和他们的同事发现，20亿年前，包含卡累利阿的陆地距离南非火山口只有2000到2500公里——比今天的两个地区近得多。
“很久以前，很难限制土地的位置，”艾伦说。“目前最好的模拟是绘制10亿年左右的地图，越往后不确定性越大。澄清证据，例如这个喷出物层的映射，可能使研究人员能够测试他们的模型，并帮助完成他们对过去的看法。”
本科生的研究导致了论文的发表。
这篇论文的想法是在艾伦大三时参加的中岛教授“行星内部”(现在称为“行星内部物理学”)课程期末考试的一部分中形成的。
艾伦说，将本科工作转化为同行评议的期刊文章的经历对她申请研究生非常有意义和帮助。
“当中岛教授找到我，问我是否愿意一起工作，并把它变成一部可出版的作品时，这真的令人欣慰和信服，”艾伦说。“我制定了自己的研究思路，被另一位科学家认为足够有说服力，认为值得发表！”
“这个项目远远超出了我通常的研究舒适区，但我认为这将是一次很好的学习经历，将迫使我以一种新的方式应用我的技能，”她补充道。在我准备读研的时候，给我的研究能力带来了极大的信心。"
