地球上最古老的陨石坑可以为科学家提供关于早期地球结构和太阳系天体组成的关键信息，并有助于解释其他行星上的陨石坑记录。但根据发表在《地球物理研究杂志:行星》上的一项新研究，地质学家找不到它们，而且可能永远也找不到。
地质学家已经发现了撞击的证据，如喷出物(远离撞击的物质)、融化的岩石和35亿年前的高压矿物。但很久以前真正的陨石坑仍然难以捉摸。地球上已知最古老的撞击结构，也就是科学家们所说的这些巨大的陨石坑，只有大约20亿年的历史。我们错过了25亿年的巨型陨石坑。
南非西开普省大学(University of The Western Cape)的行星科学家马修·s·休伯(Matthew S. Huber)研究了撞击结构，并领导了这项新研究。他说，时间的稳定流逝和无情的侵蚀过程是造成这种差距的原因。
胡贝尔说:“我们保存下来的古老建筑几乎是一种侥幸。”“如果我们有那些更古老的陨石坑，我们就能回答很多问题。但这是地质学上的正常故事。我们必须从现有的东西中创造一个故事。”
地质学家有时可以使用地球物理工具，如地震成像或重力测绘，发现隐藏的、被掩埋的陨石坑。一旦他们确定了潜在的撞击结构，他们就可以寻找撞击过程的物理残留物来确认它的存在，比如喷出物和撞击矿物。
对于Huber和他的团队来说，最大的问题是在最后的地球物理痕迹消失之前，陨石坑的多少可以被侵蚀冲走。地球物理学家认为，即使是最大的撞击结构，10公里(6.2英里)的垂直侵蚀也会抹去，但这个阈值从未在实地测试过。
为了找到答案，研究人员挖掘了地球上已知最古老的撞击结构之一:南非的弗里德堡陨石坑。该结构直径约300公里(186英里)，形成于大约20亿年前，当时一个直径约20公里(12.4英里)的撞击物撞击了地球。
撞击产生的能量使得地壳和地幔在撞击发生的地方上升，留下了一个长期的圆顶。离中心更远的地方，岩石隆起，矿物转化，岩石融化。然后时间流逝，在20亿年间从地表向下侵蚀了大约10公里(6.2英里)。
今天，表面上只剩下约翰内斯堡西南的半圆形低山丘，这标志着结构的中心，以及一些较小的，能说明撞击的迹象。由地幔隆起引起的靶心出现在重力图上，但在中心之外，缺乏撞击的地球物理证据。
Huber说:“这种模式是最后可以探测到的地球物理特征之一，而且这种情况只发生在最大规模的撞击结构中。”因为只有最深的结构层保留了下来，其他的地球物理痕迹都消失了。
但这没关系，因为Huber想知道从矿物学和地球物理的角度来看，这些深层岩层记录古代撞击的可靠性有多高。
“侵蚀使这些结构从上到下消失，”Huber说。“所以我们从下往上走。”
研究人员在22公里(13.7英里)的样带上对岩心进行了采样，并分析了它们的物理性质，寻找受影响和未受影响岩石之间的密度、孔隙度和矿物学差异。他们还模拟了撞击事件及其对岩石和矿物物理的影响，并将其与他们在样本中看到的情况进行了比较。
他们的发现对于寻找地球上最古老的陨石坑来说并不令人鼓舞。虽然有一些撞击熔化物和矿物质残留下来，但从地球物理角度来看，弗里德堡构造外脊的岩石与周围的非撞击岩石基本上是无法区分的。
“这不是我们预期的结果，”Huber说。“如果说有什么区别的话，那也是微乎其微的。我们花了一段时间才真正理解这些数据。10公里的侵蚀和所有撞击的地球物理证据都消失了，即使是最大的陨石坑，”证实了地球物理学家之前的估计。
研究人员及时抓住了弗里德堡;如果发生更多的侵蚀，撞击结构就会消失。Huber说，在20亿年前发现埋藏的撞击结构的几率很低。
胡贝尔说:“为了让太古代的撞击坑保存到今天，它必须经历非常不寻常的保存条件。”“但是，地球上充满了不寻常的条件。所以也许在某个地方有意想不到的东西，所以我们继续寻找。”
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