การเกิดหลุมอุกกาบาตและเรโกลิธ

กระบวนการหลักในการปรับเปลี่ยนภูมิทัศน์บนโลกที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ: การชนด้วยความเร็วสูงที่ทำให้เกิดหลุมอุกกาบาต บดหินให้เป็นผง และปกคลุมพื้นผิวด้วยเรโกลิธ

Definition

การเกิดหลุมอุกกาบาตเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่การชนด้วยความเร็วสูงทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตและปรับเปลี่ยนพื้นผิวดาวเคราะห์ และเรโกลิธคือชั้นเศษซากที่หลวมซึ่งเกิดจากการชน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมฟิสิกส์ของการชนด้วยความเร็วสูง ขั้นตอนการก่อตัวของหลุมอุกกาบาตแบบง่ายและแบบซับซ้อน การพุ่งกระจายของเศษวัสดุและการแปรสภาพจากแรงกระแทก และการใช้การกระจายความถี่ของขนาดหลุมอุกกาบาตเพื่อกำหนดอายุของพื้นผิวดาวเคราะห์ นอกจากนี้ยังครอบคลุมถึงเรโกลิธ ซึ่งเป็นชั้นเศษซากที่แตกหักซึ่งเกิดจากการชนซ้ำๆ และการผุกร่อนในอวกาศที่เปลี่ยนแปลงพื้นผิวที่สัมผัส การประยุกต์ใช้มีตั้งแต่การกำหนดอายุทางจันทรคติและดาวอังคาร ไปจนถึงบทบาทของการชนขนาดใหญ่ในการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ และในการนำเข้าและกำจัดสารระเหย

Core questions

• ขั้นตอนทางกายภาพของการชนด้วยความเร็วสูงมีอะไรบ้าง ตั้งแต่การสัมผัสจนถึงหลุมอุกกาบาตสุดท้าย?
• การนับหลุมอุกกาบาตสามารถเปิดเผยอายุของพื้นผิวดาวเคราะห์ได้อย่างไร?
• การระดมยิงด้วยการชนซ้ำๆ สร้างและกวนเรโกลิธอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป?
• การชนขนาดใหญ่มีบทบาทอย่างไรในประวัติศาสตร์ของดาวเคราะห์และชีวภาพ?

Key theories

กลไกการเกิดหลุมอุกกาบาต

การชนดำเนินไปผ่านการสัมผัสและการบีบอัด การขุดโดยการไหลที่ขับเคลื่อนด้วยแรงกระแทก และการปรับเปลี่ยนโดยแรงโน้มถ่วงและการดีดกลับ ทำให้เกิดหลุมอุกกาบาตรูปชามแบบง่ายเมื่อมีขนาดเล็ก และหลุมอุกกาบาตที่ซับซ้อนซึ่งมีจุดศูนย์กลางและระเบียงเมื่อมีขนาดใหญ่

การกำหนดอายุด้วยการนับหลุมอุกกาบาต

เนื่องจากการชนสะสมเมื่อเวลาผ่านไป ความหนาแน่นของหลุมอุกกาบาตบนพื้นผิวจึงวัดอายุสัมพัทธ์ได้ และการปรับเทียบกับการหาอายุด้วยรังสีของตัวอย่างดวงจันทร์จะเปลี่ยนการนับหลุมอุกกาบาตให้เป็นอายุสัมบูรณ์ที่สามารถนำไปใช้ได้ทั่วทั้งระบบสุริยะ

สมมติฐานการสูญพันธุ์จากการชน

การชนครั้งใหญ่เมื่อสิ้นสุดยุคครีเทเชียส ซึ่งมีหลักฐานเป็นชั้นที่อุดมด้วยอิริเดียมทั่วโลก มีส่วนเกี่ยวข้องกับการสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงผลกระทบทางธรณีวิทยาและชีวภาพของการเกิดหลุมอุกกาบาต

Mechanisms

วัตถุพุ่งชนด้วยความเร็วหลายกิโลเมตรต่อวินาที ทำให้เกิดคลื่นกระแทกที่บีบอัด หลอมละลาย และระเหยเป้าหมายและวัตถุพุ่งชน จากนั้นจึงเกิดโพรงชั่วคราวซึ่งผนังและพื้นยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วง การชนซ้ำๆ ทุกขนาดทำให้วัสดุพื้นผิวแตกและพลิกคว่ำ สร้างเรโกลิธที่ถูกทำให้มืดและแดงขึ้นอีกโดยการผุกร่อนจากอุกกาบาตขนาดเล็กและการผุกร่อนในอวกาศจากลมสุริยะ

Clinical relevance

การนับหลุมอุกกาบาตเป็นเครื่องมือหลักในการกำหนดอายุของพื้นผิวที่ไม่มีตัวอย่างกลับมา และกระบวนการชนนำเข้าและกระจายสารระเหย เปิดเผยวัสดุใต้พื้นผิว และบางครั้งทำให้เกิดภัยพิบัติที่เปลี่ยนแปลงดาวเคราะห์

History

Shoemaker ได้กำหนดให้การเกิดหลุมอุกกาบาตเป็นกระบวนการทางธรณีวิทยาที่เข้มงวดในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยเชื่อมโยง Meteor Crater และหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์กับการชนด้วยความเร็วสูง แทนที่จะเป็นการปะทุของภูเขาไฟ ตัวอย่างจากโครงการอะพอลโลได้ปรับเทียบการกำหนดอายุหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ และการค้นพบอิริเดียมของ Alvarez ในปี 1980 ได้เชื่อมโยงการชนครั้งใหญ่กับการสูญพันธุ์ในยุคครีเทเชียสตอนปลาย ซึ่งเป็นการยืนยันว่าการชนเป็นตัวการของการเปลี่ยนแปลงทางดาวเคราะห์และชีวภาพ

Debates

ความเป็นจริงและช่วงเวลาของการระดมยิงครั้งใหญ่ในช่วงปลาย

มีการถกเถียงกันว่าระบบสุริยะชั้นในประสบกับการเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนของการชนประมาณ 3.9 พันล้านปีที่แล้ว หรือการลดลงอย่างต่อเนื่อง และสิ่งนี้ส่งผลต่อการปรับเทียบการกำหนดอายุหลุมอุกกาบาต

Key figures

• H. Jay Melosh
• Eugene Shoemaker
• Walter Alvarez
• Luis Alvarez

Seminal works

• melosh1989
• alvarez1980

Frequently asked questions

นักวิทยาศาสตร์บอกอายุของพื้นผิวดาวเคราะห์ได้อย่างไร?

โดยการนับหลุมอุกกาบาต: พื้นผิวที่เก่ากว่าจะสะสมหลุมอุกกาบาตมากขึ้น และอัตราการเกิดหลุมอุกกาบาตบนดวงจันทร์ที่ปรับเทียบโดยตัวอย่างจากโครงการอะพอลโลช่วยให้นักวิจัยสามารถประมาณอายุสัมบูรณ์ในที่อื่นๆ ได้

เรโกลิธคืออะไร?

เป็นชั้นของหินที่แตกหักและฝุ่นที่ปกคลุมวัตถุที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ ซึ่งเกิดจากการชนนับไม่ถ้วนที่บดและพลิกคว่ำพื้นผิวเมื่อเวลาผ่านไป