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(图)研究人员模拟巨大陨石撞击地球对地球的影响

如果考虑地球的表面特征和内部组成结构,陨石撞击地球不太可能造成印度德干地盾
如果考虑地球的表面特征和内部组成结构,陨石撞击地球不太可能造成印度德干地盾

Impact study: Princeton model shows fallout of a giant meteorite strike

 陨石撞击地球产生的地震波是分散蔓延的,因此产生的能量也没有之前认为的那么大

据国外媒体10月21日报道,为了更好地了解大陨石撞击地球造成的死亡和破坏程度,普林斯顿大学的研究人员最近开发出一种新的模型,不仅可以更准确地模拟这种撞击对地球带来的影响,而且还可以通过研究其它行星或卫星过去发生的撞击事件,获得关于该行星或卫星的表面和内部结构的新信息。

  之前,科学家一般通过一个光滑、完美的球体模型对陨石撞击地球事件进行研究,然而最近,普林斯顿大学的研究人员首次创建了一个模型模拟地球的椭圆形结构、表面特征和海洋深处的状况的模型,了解陨石碰撞产生的地震波如何扩散至地球内部。此项研究报告发表在知名国际学术期刊《国际地球物理杂志》(Geophysical Journal International)上。

  之前的理论认为,陨石的攻击造成了墨西哥希克苏鲁伯陨石坑(Chicxulub crater ),撞击力比普通氢弹的威力还要强大200万倍,许多科学家认为这引发了6500万年前的恐龙大灭绝。但该研究小组发现,陨石撞击地球产生的地震波是分散的,比之前认为的影响要小,造成不太严重的地表位移、海啸、地震和火山活动。

  该研究报告的作者称,该模型还可以帮助研究人员获得其它行星和卫星表面和内部结构的信息。该模型可以精确模拟陨石撞击的对映点(antipodal point )--陨石最初碰撞到某一处产生较大的冲击力,冲击波分散开来,在该处又产生第二次、较小的冲击力,该处出现一个大坑,最后所有分散的冲击波在相反的方向形成一个点,这就是对映点。研究人员发现,对映点的位置取决于受撞击星体的表面特征和内部组成成分,以及是否吸收冲击波。科学家可以通过比较火山口和对映点的残余物质确定行星或卫星的组成成分,并计算出冲击波是怎样传播的。

  该研究报告的首席作者马蒂亚斯•梅舍德(Matthias Meschede )和共同作者康纳尔•梅尔沃德(Conor Myhrvold)在普林斯顿大学开发了这一模型,梅舍德的研究结果说明如下:

  他说:“我们通过模型研究陨石撞击地球后,地球的表面特性和形状如何影响地震波的蔓延。我们发现,在其它行星或卫星的表面特征对大陨石撞击产生的余震有巨大影响,所以这是必须考虑的重要问题。一个陨石撞击地球后,产生的地震波在整个地球表面蔓延,就像把一块石头投入水中产生的波纹。这些地震波在地球上蔓延后,最后汇集到一点,与原先撞击力的方向相反,这就是对映点。我们的模型表明,因为地球是椭圆形,其表面由不同物质形成,所以这些地震波以不同的速度在不同的地区传播,在这过程中,波的振幅变小,波改变方向。这些波也受地球内部的影响,整个地球结构对对映点位置产生影响。”

  “我们”开始怀疑击中希克苏鲁伯附近的陨石是否与白垩纪晚期的大灭绝有关。一种理论认为,陨石引发巨大的火山喷发改变了气候。有人认为这些火山喷发起源于印度的德干地盾(Deccan Traps ),大约在当时的希克苏鲁伯陨石坑的对面,由于在白垩纪时期北美接近欧洲,而印度接近马达加斯加,但是,德干地盾是否在希克苏鲁伯撞击力的对映点上似乎值得商榷。关于大灭绝,从“我们”的测量可以看出,希克苏鲁伯大小的撞击力不足以造成德干地盾如此大的火山喷发,“我们”的模型显示,那次撞击产生的地震波对映点的威力被高估了,之前科学家利用球形地球模型模拟。据计算,地球在这一点上的最大地面位移为15米,这是极限了。而“我们”的模型研究结果是,地面位移减少到3至5米。球形模型,所有的波聚集到一个点上,因此有较大的振幅。但实际上,“我们”发现波在地球参差不齐的表面分散震动,这意味着更少的能量集中在一个点上。

  现在“我们”可以在理论大概估计陨石撞击地球已造成多大的灾难性事件。“我们”的模型可以被用来估计震级,并推算在地球历史上受到其它重物撞击产生的影响。类似的模型可以用来研究太阳系中其它正相反结构的例子,比如水星上巨大的卡路里盆地火山口(Caloris Basin crater )对面的奇特地形。此外,这种模型可以帮助研究卫星或行星的内部结构,主要通过比较陨石坑的大小和对映点的破坏程度。基本上,你只需要两张图片,观察对映点就可以猜到撞击产生的影响。这主要依赖于被撞击对象的表面特征,以及更好地了解表面的不均匀性,通过这两个点之间的能量是如何分布的,可以揭示撞击发生时的表面结构,而且了解其内部,例如,该行星是否有一个坚硬的核心。”(

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