北市大天文社 - 「那些年，撞向地球的東西(一)」

Ah, Houston, we've had a problem.

文：陳泓愷 / 編輯：李文心・2024/11/6・約1200字・閱讀時間約 4 分鐘・

【知識分享】那些年，我們一起撞的地球

（圖一）模型重建467~450百萬年前板塊與隕石坑位置隨時間的變化。*註1

太陽系內哪些行星有環這個問題相信大家再熟悉不過：所有的類木行星都擁有行星環，而類地行星則僅有少數有衛星相伴。若是對地球歷史稍微熟悉的人，或許能想到高掛夜空的月球曾是地球的行星環，可那畢竟是四十五億年前的事了，地球是否曾有存在時間更晚近的環呢？告訴大家一個新消息，如果穿越回四億六千萬年前的地球，星空下的我們或許能看見一道光環隱約橫跨夜空……

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今年九月，在「地球與行星科學通訊」上發表的研究提出一個全新的假說，認為奧陶紀時期的地球可能短暫擁有行星環！

故事要從四億六千五百萬年前說起，當時奧陶紀的海相地層中L族（低鐵）球粒隕石的豐度突然大量增加，過去研究推論這是由於一顆直徑約150公里的低鐵球粒隕石母體在小行星帶解體，導致大量碎片進入地球所致。因其發生時間與有史以來第二大的滅絕事件—奧陶紀-志留紀大滅絕相當接近，部分假說也將此撞擊事件視為大滅絕的凶手—赫南特冰期（Hirnantian Glaciation）可能的幕後元凶。

這件事跟地球的行星環有什麼關係呢？澳洲蒙納許大學的研究團隊透過板塊模型重建已知可能與L族隕石撞擊事件相關的21個隕石坑位置，發現所有隕石坑都位在當時南北緯30° ± 13.4°的範圍內（圖一），然而奧陶紀時可能保存隕石坑至今的陸域面積僅有不到百分之三十位在這些低緯區域。以機率的角度來說，假如這些撞擊事件都是隨機的，那麼所有隕石都掉在這個範圍的可能性小於兩千五百萬分之一！

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為此作者做了一個很大膽的假設：四億六千萬年前那顆L族隕石母體並非在小行星帶解體，而是被地球重力捕獲後進入洛西極限才發生破裂，此後的四千萬年裡這些碎塊曾短暫形成一個行星環，隨後逐一墜落至地表成為今日所見的數十個隕石坑，也因此隕石坑的位置才都集中在離環最近的赤道地區。

（圖二）隕石坑、巨角礫沉積物和富含L族鉻尖晶石地層的形成時間，藍線為地球均溫。

作者在此基礎上進一步做了一個大膽的推論：行星環的形成減少了陽光入射地球的能量，從而導致全球氣溫降低，並最終演變為由溫室進入冰室氣候的大規模環境變遷事件—赫南特冰期（圖二）。這個假說的趣味之處在於，它既能解釋四億六千萬年前隕石坑僅集中在地球的赤道地區，卻不見於高緯區和月球、火星等其他理應同時被L族碎片撞擊的天體，又能將對生物演化意義重大的事件—大滅絕的發生加入故事的框架之中。

可是，有證據佐證這件事真的發生了嗎？除了前面提到在海洋沉積物中，代表L族球粒隕石的鉻尖晶石豐度上升了兩到三個數量級，同一時間巨角礫沉積物數量也同樣大量增加，可能暗示著撞擊事件產生的地震或海嘯現象。但先別急著開心，上述這些都只是證明曾有L族球粒隕石在四億六千萬年前飛進地球，新假說提出的環大小是不是足以「遮天蔽日」，使氣候系統重感冒數百萬年的時間尚無證據，此外這二十一個四億多年前的隕石坑是否全部都由L族隕石產生也很難證明。

行星環形成機制的物理模擬、L族微隕石在不同緯度的豐度變化、隕石坑的精確定年以及巨角礫沉積物的古緯度等等，有許多不同面向的證據尚留待未來的進一步研究。因此要想搭上時光機回奧陶紀看行星環恐怕還得再等等，以免空歡喜一場囉！

註1：AMZ，亞馬遜； ANT，南極； AS，阿拉伯地盾； AUS，澳大利亞； AZ，阿扎尼亞； BAL，波羅的大陸； IND，印度； LAU，勞倫大陸； NC，華北； SA，南部非洲； SAH，撒哈拉； SC，華南； SEA，南美洲東南部； SIB，西伯利亞； SSA，南美洲南部； T，Tarim； WAF，西非。