Hố va chạm cổ nhất của Trái đất thực sự đã hơn 3 tỷ năm tuổi, nghiên cứu mới xác nhận
Earth’s oldest crater really is over 3 billion years old, new study confirms
The oldest known impact structure on Earth has been confirmed in outback Australia.
Cấu trúc va chạm được biết đến lâu đời nhất trên Trái đất đã được xác nhận ở vùng nội địa Úc.
In the Pilbara of Western Australia, some of Earth’s oldest rocks lie beneath the sky, as they have for billions of years. They are dark, weathered volcanic rocks, close to 3.5 billion years old, cut by veins and stewed by deep time.
Tại Pilbara của Tây Úc, một số loại đá cổ nhất Trái Đất nằm dưới bầu trời, như đã tồn tại qua hàng tỷ năm. Chúng là những khối đá núi lửa tối màu, bị phong hóa, có niên đại gần 3,5 tỷ năm, được cắt bởi các mạch và trải qua dòng chảy của thời gian sâu thẳm.
Their survival is remarkable. Most rocks this old have moved back into Earth’s interior. These ones, still on the surface, have changed, but not enough to erase their first story.
Sự tồn tại của chúng thật đáng kinh ngạc. Hầu hết các loại đá cổ như vậy đã di chuyển trở lại vào lòng Trái Đất. Những khối đá này, vẫn còn trên bề mặt, đã thay đổi, nhưng chưa đủ để xóa đi câu chuyện ban đầu của chúng.
In places, they still preserve the rounded forms of pillow basalts – lava that erupted underwater and cooled on an ancient sea floor.
Ở một số nơi, chúng vẫn bảo tồn được hình dạng tròn trịa của bazan gối – loại dung nham phun trào dưới nước và nguội đi trên đáy biển cổ đại.
The same rock record also holds some of the earliest widely accepted evidence for life on Earth. But looking closely on some surfaces you find fine lines that fan through the rock.
Hồ sơ đá này cũng chứa một số bằng chứng sớm nhất được chấp nhận rộng rãi về sự sống trên Trái Đất. Nhưng nếu nhìn kỹ vào một số bề mặt, bạn sẽ thấy những đường vân mịn tỏa ra khắp khối đá.
These are shatter cones – the frozen signature of a meteorite shock wave, and the clearest sign that something from space once struck Earth.
Đây là các chóp vỡ (shatter cones) – dấu vết đóng băng của sóng xung kích thiên thạch, và là bằng chứng rõ ràng nhất cho thấy thứ gì đó từ không gian đã từng va chạm với Trái Đất.
When our team first reported these rocks in 2025, we suggested they were part of an ancient impact crater at the ironically named North Pole Dome. But one question remained difficult: exactly how old was the impact?
Khi nhóm nghiên cứu của chúng tôi lần đầu báo cáo về những loại đá này vào năm 2025, chúng tôi gợi ý rằng chúng là một phần của miệng hố va chạm cổ đại tại khu vực North Pole Dome mang tên trớ trêu. Nhưng vẫn còn một câu hỏi khó giải đáp: vụ va chạm đó chính xác bao nhiêu tuổi?
In our new study, published in Geology, we used tiny mineral clocks inside the damaged rocks to show the impact most likely happened 3.024 billion years ago.
Trong nghiên cứu mới của chúng tôi, được công bố trên tạp chí Geology, chúng tôi đã sử dụng các đồng hồ khoáng vật nhỏ bên trong những khối đá bị hư hại để chỉ ra rằng vụ va chạm rất có thể xảy ra cách đây 3,024 tỷ năm.
That makes North Pole Dome the oldest known impact structure on Earth, and the only recognised impact crater from the Archean, the period between 4 and 2.5 billion years ago.
Điều này khiến North Pole Dome trở thành cấu trúc va chạm lâu đời nhất được biết đến trên Trái Đất, và là miệng hố va chạm duy nhất được công nhận từ kỷ Archean, giai đoạn giữa 4 và 2,5 tỷ năm trước.
The gift of deep time
Món quà của thời gian sâu
This is a story about a scar on the early Earth. It is also about one of geology’s greatest gifts to society: the concept of deep time.
Đây là một câu chuyện về vết sẹo trên Trái Đất sơ khai. Nó cũng nói về một trong những món quà vĩ đại nhất của ngành địa chất dành cho xã hội: khái niệm thời gian sâu.
Humans have been around for some 300,000 years. But Earth is about 4.5 billion years old. Most of our planet’s story happened on timescales so vast, they’re difficult to imagine.
Con người đã tồn tại khoảng 300.000 năm. Nhưng Trái Đất thì khoảng 4,5 tỷ năm tuổi. Phần lớn lịch sử của hành tinh chúng ta diễn ra trong những thang thời gian quá rộng lớn, khiến chúng ta khó hình dung.
Rocks are the pages of that story. Some begin as lava flows, others as mud on a sea floor. Over time, Earth’s movements bury, harden, fold, heat and sometimes lift the rocks back to the surface. A geologist’s job is to work out the order of these pages and, where possible, put dates on them.
Đá là những trang sách của câu chuyện đó. Một số bắt đầu dưới dạng dòng dung nham, những cái khác thì là bùn ở đáy biển. Qua thời gian, sự vận động của Trái Đất đã chôn vùi, làm cứng, uốn nếp, làm nóng và đôi khi đưa các tảng đá trở lại bề mặt. Công việc của một nhà địa chất là xác định thứ tự của những trang sách này và, nếu có thể, ghi ngày tháng lên chúng.
One way to do this is stratigraphy, the study of rock layers. If two lava flows lie on top of one another, the lower one is usually older. If a vein cuts through a rock, the vein must be younger than the rock.
Một cách để thực hiện điều này là địa tầng học, nghiên cứu về các lớp đá. Nếu hai dòng dung nham nằm chồng lên nhau, lớp dưới thường là cái cũ hơn. Nếu một mạch cắt xuyên qua một khối đá, thì mạch đó phải trẻ hơn khối đá.
But ancient rocks are rarely tidy. Over billions of years, layers can tilt, fold and erode. Geologists therefore use correlation. We match rocks from one place to another using their position, appearance, chemistry, magnetic signals or nearby layers with a precise date.
Nhưng đá cổ hiếm khi có cấu trúc gọn gàng. Qua hàng tỷ năm, các lớp địa chất có thể bị nghiêng, gấp và xói mòn. Do đó, các nhà địa chất học sử dụng phương pháp tương quan. Chúng tôi đối chiếu các loại đá từ nơi này sang nơi khác bằng cách dựa vào vị trí, vẻ ngoài, thành phần hóa học, tín hiệu từ tính hoặc các lớp lân cận cùng một niên đại chính xác.
Correlation is powerful, but it’s a bit like working out where a loose page belongs in a damaged book. You may know whether it comes near the start, middle or end, but the page number itself is missing. That was the challenge at North Pole Dome; the signs of a meteorite impact were clear. But when did it happen?
Tương quan rất mạnh mẽ, nhưng nó hơi giống như việc xác định vị trí của một trang giấy bị rời trong một cuốn sách hư hỏng. Bạn có thể biết nó nằm gần phần đầu, giữa hay cuối, nhưng bản thân số trang thì lại bị thiếu. Đó chính là thách thức tại Vòm Bắc Cực; các dấu hiệu của một vụ va chạm thiên thạch rất rõ ràng. Nhưng nó đã xảy ra khi nào?
Piecing the story together
Ghép nối câu chuyện lại
Early estimates suggested an extremely ancient impact, based on where the shocked rocks sat in the local rock layers. A later Harvard-led study challenged this, arguing that the impact could have happened much later, anywhere between 2.7 and 0.4 billion years ago, a span equal to roughly half of Earth’s history.
Các ước tính ban đầu cho thấy một vụ va chạm cực kỳ cổ đại, dựa trên vị trí của các loại đá bị sốc trong các tầng đá địa phương. Một nghiên cứu sau này do Harvard dẫn đầu đã thách thức điều này, lập luận rằng vụ va chạm có thể xảy ra muộn hơn nhiều, bất cứ lúc nào từ 2,7 đến 0,4 tỷ năm trước, một khoảng thời gian tương đương với khoảng một nửa lịch sử Trái Đất.
Both interpretations depended on matching ancient rocks across a complicated landscape. In the Pilbara, that is difficult work. Linking one fine-grained black rock to another across the outback can be surprisingly hard.
Cả hai cách giải thích đều phụ thuộc vào việc đối chiếu các loại đá cổ đại trên một cảnh quan phức tạp. Ở Pilbara, điều đó là công việc khó khăn. Việc liên kết một loại đá đen hạt mịn này với loại khác qua vùng nội địa có thể đáng ngạc nhiên là khó khăn.
So instead, we looked inside the rocks. Tiny crystals inside shocked rocks can act as clocks, recording when they formed or changed. In other words, mineral dating can sometimes recover the missing page number.
Vì vậy, thay vào đó, chúng tôi đã xem xét bên trong các loại đá. Các tinh thể nhỏ bên trong đá bị sốc có thể hoạt động như những chiếc đồng hồ, ghi lại thời điểm chúng hình thành hoặc thay đổi. Nói cách khác, việc xác định niên đại khoáng vật đôi khi có thể khôi phục được trang số còn thiếu.
Tiny crystal clocks
Đồng hồ tinh thể nhỏ bé
The key mineral was zircon. Zircon is tiny, tough and unusually good at keeping time. It contains uranium, which slowly decays into lead. By measuring uranium and lead in a zircon crystal, we can estimate when that crystal formed, or when something strongly altered it.
Khoáng chất chủ chốt là zircon. Zircon nhỏ bé, cứng và có khả năng giữ thời gian đáng kinh ngạc. Nó chứa uranium, chất này từ từ phân rã thành chì. Bằng cách đo lượng uranium và chì trong một tinh thể zircon, chúng ta có thể ước tính khi nào tinh thể đó hình thành, hoặc khi nào nó bị thay đổi mạnh mẽ.
In one shatter cone, we found several types of zircon. Some preserved ages older than 3.4 billion years. These likely reflect the ancient rocks that were hit.
Trong một chóp vụn (shatter cone) , chúng tôi đã tìm thấy nhiều loại zircon khác nhau. Một số bảo tồn niên đại hơn 3,4 tỷ năm tuổi. Những niên đại này có khả năng phản ánh các loại đá cổ đã bị va chạm.
But another group looked very different. These zircons had skeletal shapes, like tiny frozen lightning bolts. These can form when crystals grow or recrystallise very quickly under unusual conditions. Similar zircon textures have been found in impact rocks from the Moon. The best-preserved of these skeletal zircons gave an age of 3 billion years.
Nhưng một nhóm khác lại trông rất khác biệt. Những mẫu zircon này có hình dạng bộ xương, giống như những tia sét đóng băng nhỏ bé. Chúng có thể hình thành khi các tinh thể phát triển hoặc tái kết tinh rất nhanh trong điều kiện bất thường. Các cấu trúc zircon tương tự đã được tìm thấy trong đá va chạm từ Mặt Trăng. Mẫu zircon bộ xương được bảo tồn tốt nhất này cho niên đại 3 tỷ năm tuổi.
On its own, that still wasn’t enough. Skeletal zircon can form in more than one way, so we needed another clock. We found it in apatite, a phosphate mineral that also contains tiny amounts of uranium.
Chỉ riêng điều đó vẫn chưa đủ. Zircon bộ xương có thể hình thành theo nhiều cách khác nhau, vì vậy chúng tôi cần một chiếc đồng hồ khác. Chúng tôi tìm thấy nó trong apatit, một khoáng vật phosphate cũng chứa lượng nhỏ uranium.
Apatite can grow when hot fluids move through broken rock – exactly the kind of system an impact creates, as heat and fractures drive water through a crater. The apatite gave the same age as the modified zircons.
Apatit có thể phát triển khi các chất lỏng nóng di chuyển qua đá bị vỡ – chính xác là loại hệ thống mà một vụ va chạm tạo ra, khi nhiệt và vết nứt đẩy nước qua miệng hố va chạm. Apatit cho niên đại tương đương với zircon đã biến đổi.
Two clocks, in different minerals and different rocks, pointed to the same event about 3.02 billion years ago.
Hai chiếc đồng hồ, trong hai khoáng vật và loại đá khác nhau, đều chỉ về cùng một sự kiện xảy ra khoảng 3,02 tỷ năm trước.
A rare moment from Earth’s violent youth
Khoảnh khắc hiếm hoi từ tuổi trẻ đầy bạo lực của Trái Đất
Other minerals told us what happened later. Muscovite, a shiny silver mineral in a vein that cut across the shatter cone, gave an age of about 1.66 billion years. The vein’s shape told us it must have formed long after the impact, when the rocks were disturbed again by some natural process.
Các khoáng vật khác đã cho chúng ta biết điều gì đã xảy ra sau này. Muscovite, một loại khoáng chất bạc sáng trong một mạch cắt ngang qua phễu vỡ, đã đưa ra niên đại khoảng 1,66 tỷ năm. Hình dạng của mạch cho chúng ta biết rằng nó phải hình thành rất lâu sau vụ va chạm, khi các tảng đá lại bị xáo trộn bởi một quá trình tự nhiên nào đó.
But those events don’t date the impact – they are later chapters in the same damaged book.
Nhưng những sự kiện đó không xác định được niên đại của vụ va chạm – chúng chỉ là những chương sau trong cuốn sách hư hại tương tự.
The story of dating this crater shows Earth’s oldest history is not gone. It’s just hard to read. Unlike the Moon, Earth constantly destroys its ancient surface through erosion, burial, heating and plate tectonics.
Câu chuyện về việc xác định niên đại miệng hố này cho thấy lịch sử cổ nhất của Trái Đất vẫn còn tồn tại. Chỉ là khó đọc mà thôi. Không giống như Mặt Trăng, Trái Đất liên tục phá hủy bề mặt cổ xưa của mình thông qua xói mòn, chôn vùi, làm nóng và kiến tạo mảng.
Most craters from the early Earth have vanished. At North Pole Dome, one survived. Its rocks preserve the trace of a space impact from 3.024 billion years ago – a rare page from the violent youth of our planet, with the date still written in the stone.
Hầu hết các miệng hố từ thời kỳ đầu của Trái Đất đã biến mất. Tại North Pole Dome, một cái vẫn còn tồn tại. Các tảng đá ở đây bảo tồn dấu vết của một vụ va chạm không gian cách đây 3,024 tỷ năm – một trang hiếm hoi từ tuổi trẻ đầy bạo lực của hành tinh chúng ta, với ngày tháng vẫn được khắc trên đá.
Chris Kirkland does not work for, consult, own shares in or receive funding from any company or organisation that would benefit from this article, and has disclosed no relevant affiliations beyond their academic appointment.
Chris Kirkland không làm việc cho, tư vấn, sở hữu cổ phần hay nhận tài trợ từ bất kỳ công ty hoặc tổ chức nào có lợi từ bài viết này, và đã tiết lộ không có mối liên hệ đáng kể nào ngoài vị trí học thuật của mình.
Read more
-
Cách 2 người đàn ông phá vỡ rào cản marathon từng được coi là bất khả xâm phạm
How 2 men smashed through a marathon barrier long thought unbreakable
-
Nicole Kidman đang được đào tạo để trở thành một ‘death doula’. Death doula là gì?
Nicole Kidman is training to be a ‘death doula’. What is a death doula?