科学家称地球可能在4.66亿多年前拥有过类似土星的星环

一项新的研究发现，一颗被地球引力分裂的大型小行星可能在大约 4.66 亿年前围绕地球形成一个类似土星的环。

(美媒11月18日报道）

土星以其广阔的星环系统而闻名，是我们太阳系中四个具有这一独特特征的行星之一。而现在，科学家推测，地球可能在大约4.66亿年前也拥有过自己的星环。

在奥陶纪时期，地球的生命形态、板块构造和气候都发生了重大变化，这一时期陨石撞击达到了高峰。9月12日发表在《地球与行星科学通讯》杂志上的一项研究表明，这一时期已知的近20个撞击坑都位于地球赤道30度以内，这表明陨石可能是从地球周围的一个岩石环中降落的。

澳大利亚墨尔本莫纳什大学地球与行星科学学院的地质学家安德鲁·汤姆金斯教授表示，21个撞击坑都相对靠近赤道，这在统计学上是不寻常的。这种情况不应该发生。它们应该是随机分布的。

这一新的假设不仅揭示了陨石撞击激增的起源，而且可能为之前无法解释的一个事件提供了答案：地球历史上最寒冷的气候事件之一，全球大冰期，可能是由星环的阴影造成的。

科学家们希望更多地了解这个可能存在的星环。汤姆金斯说，它可能有助于解开地球历史的谜团，同时也可能引发关于古代星环对进化发展影响的新问题。

地球上的土星式星环

当一个小物体靠近某颗行星到一定距离时，就会达到所谓的洛希极限，即该天体具有足够的引力将接近的物体撕裂的距离。据美国国家航空航天局称，由此产生的碎片随后会在行星周围形成环，比如土星周围的环可能就是由冰冷的卫星碎片形成的。

科学家们之前认为，一个大型小行星在太阳系内解体，形成了在奥陶纪时期撞击地球的陨石。然而，汤姆金斯说，这样的撞击很可能会导致撞击更加随机分布，就像月球上的撞击坑一样随机。

研究者推测，一个直径约为12公里的大型小行星达到了地球的洛希极限，根据过去对碎石堆小行星的测量，这个极限可能距离地球约15800公里。该小行星可能因与其他物体碰撞而严重受损，使其碎片松散，容易被地球的潮汐力撕裂，汤姆金斯说。

他补充说，由于地球赤道隆起，星环会在赤道附近形成，这与土星、木星、天王星和海王星的星环也位于各自行星赤道平面的方式相似。

汤姆金斯说，地球历史上已知约有200次撞击事件。通过研究地球大陆板块随时间的变化，作者发现奥陶纪时期的21个已知撞击坑都靠近赤道。此外，地球上只有30%适合保存撞击坑的陆地表面靠近赤道。如果撞击是随机的，而不是来自星环，那么大多数撞击坑应该会在远离赤道的地方形成，他补充道。

作者还引用了2022年2月的一项研究，该研究分析了地球、月球和火星上的撞击坑，并发现只有地球上存在奥陶纪撞击激增的迹象，这进一步为星环理论提供了证据。这篇论文提出了一个令人愉悦的想法，将几个谜团联系在一起。

研究分析发现，与撞击坑同期，地球上有多个沉积物含有高水平的普通球粒陨石（一种常见的陨石物质）L型球粒陨石，而这些陨石暴露于太空辐射的时间比今天发现的陨石要短。研究作者写道，这一发现表明，一颗可能闯入地球洛希极限的大型、经历太空风化的小行星在地球附近解体。

大约在4.45亿年前，陨石撞击事件增加的时期过去几百万年后，地球全球气温急剧下降，这一时期被称为赫南特期。

埃克在一封电子邮件中说：“此类事件（可能是指环的形成）产生的后续碎片可以解释这三个观测结果”，他指的是撞击坑、陨石碎片和全球气候变迁。

汤姆金斯说，研究作者正在研究造成全球深度冰冻需要多少程度的遮蔽，这一发现反过来可以帮助估算环的不透明度。他补充说，同样地，陨石撞击产生的尘埃云也可能使地球冷却。

汤姆金斯表示，他希望未来的研究能够确定这个环持续了多长时间，并揭示它如何影响了地球可能因恶劣气候条件而面临的进化变化。他补充道：“了解地球气候变化的原因也可以帮助我们思考生命的进化”。如果不了解材料的密度，就很难说这个环会是什么样子，但汤姆金斯估计，即使是一个微弱的环，从地球上也能看到。

他说：“如果你在地球的夜晚一侧向上看，阳光照在环上，但没有照在你身上，那么它可能非常有趣且可见，那将是非常壮观的。”

未来环的可能性

汤姆金斯说，根据全球冷却期的持续时间和撞击坑及陨石材料的年代测定，地球可能的环可能持续了2000万至4000万年。其他粒子之间的碰撞会使太空岩石被甩出环外。

先前的研究发现，古代火星也可能有环，甚至多个环，科学家预测，这颗行星未来某一天可能会有更多的环。

埃克在一封电子邮件中说：“虽然目前太阳系中的环与外层的巨大行星有关，但在未来大约1亿年内，当火星的内卫星火卫一螺旋进入刚性的洛希极限内并自行解体时，火星应该会拥有一个环系统。好在对于地球上生命的发展来说，这类事件在当前是罕见的！”

自9月底以来，一颗名为2024 PT5的小行星一直在地球附近运行。由于这颗太空岩石距离地球仅450万公里，因此通常被称为“迷你月”。然而，马德里康普顿斯大学数学科学系研究“迷你月”的研究员卡洛斯·德拉富恩特·马科斯表示，即便是在8月8日这颗小行星迄今为止最接近地球的时候，即567000公里，它也远远没有达到地球的洛希极限。德拉富恩特·马科斯并未参与这项新研究。

他还补充说，在电子邮件中，研究中所提出的地球环“必须是如作者们在论文中指出的那样，由一颗更大天体的解体造成的”，因此，这颗直径可能约为11米的小行星不可能为地球形成新的环。

汤姆金斯说：“你需要捕获一颗更大的天体，并使其进入完全正确的轨道以解体。……（这个‘迷你月亮’）只是我们附近太空区域中发生的可能导致我们所谈论的事情的过程的一个例子。”然而，“我们认为，这种环的形成事件在过去5亿年中可能只发生过一次。”