如果在46.6亿年前的地球上，天文学家们能够亲身体验，他们或许会发现一些独特的景象。尽管月球、行星、恒星和太阳的样子与今天相似，但地球却显得更加绚丽——它拥有一个类似于木星、土星、天王星和海王星的光环系统。根据《地球与行星科学快报》的一项新研究，科学家们不仅揭示了地球周围近太空的动态，还探讨了地球表面的变化，研究表明，全球范围内的深度冰冻使得平均气温骤降8°C（14.4°F），这一气候现象被称为“希尔南蒂安冰窖”。
这项研究由澳大利亚莫纳什大学地球大气与环境学院的安德鲁·汤姆金斯教授主导，他深入探讨了古代地球的情况，追溯到奥陶纪时期，那时大陆主要集中在南半球和北半球的下部。那是一个生物繁盛的时代，脊椎动物、无脊椎动物、藻类和海洋植物在海洋中蓬勃发展，尽管陆地上尚无生命。在这一时期，还经历了一个长达4000万年的阶段，称为奥陶纪撞击峰，期间地球上频繁发生来自太空的流星撞击。
这些撞击的证据主要体现在当时的石灰岩中，发现了大量的球粒陨石，这些陨石由硅酸盐、硫化物、铁镍等成分构成。几乎所有的陨石坑都已消失——有的被南极冰层覆盖，有的被侵蚀抹去，还有的因构造板块的碰撞而被破坏。如今，仅存21个撞击留下的痕迹，它们的位置讲述了一个引人深思的故事。
寻找古代陨石坑的最佳地点是地球上被称为克拉通的区域——这些地质稳定的大型延伸几乎没有经历变化。克拉通分布在全球各地，包括澳大利亚西部、北美和格陵兰、斯堪的纳维亚和波罗的海、西伯利亚、印度和斯里兰卡、南非以及南美洲东部。然而，这些大陆在大轰炸时期的位置与今天大相径庭。当汤姆金斯及其团队绘制克拉通中保存的21个奥陶纪陨石坑的位置时，他们发现了一个有趣的现象：所有这些陨石坑都位于撞击时相对于赤道的30度范围内，而当时构成古代大陆的70%的土地却位于这条带之外。
如果流星是随机从天空各处降落，研究人员计算出，所有幸存的陨石坑在其位置被发现的概率仅为1/2500万。这表明，某种因素使得这些来袭的陨石集中在一个狭窄的纬度范围内，汤姆金斯和他的同事们对此有了自己的猜测。
长期以来，奥陶纪撞击峰的普遍解释是，火星和木星之间的小行星带中的一个大型天体在一次碰撞中破裂，产生的碎片最终落到地球上。然而，考虑到陨石坑的位置，这一解释并不理想。一个更合理的假设——也是这篇新论文所提出的——是这个天体在小行星带中完好无损地逃逸，向太阳系内部游荡。最终，它飞到离地球足够近的地方，突破了地球的罗氏极限（Roche limit），这是距离地球表面约1900英里的界限，在此处地球的引力会将其撕裂，形成一个飞行的碎石场。这些岩石最终会进入轨道，围绕行星赤道形成一个整齐的环。然而，这个环无法持久：地心引力和地球外逸层（向太空延伸6000多英里）的阻力最终会将碎石拉回地表，从而消除环的存在。
“在数百万年的时间里，这个环上的物质逐渐落到地球上，造成了地质记录中观察到的陨石撞击高峰，”汤姆金斯在论文发布时表示。“我们……发现这一时期的沉积岩层中含有大量的陨石碎片。”
然而，在此之前，这个环对地球气候产生了深远的影响。地轴的23度倾斜使得土星环的表面朝向太阳，给大气层和地面投下阴影，导致全球气温骤降14.4华氏度，这就是希尔南提安冰库的特征。当这些碎石以流星的形式进入地球时，因碰撞而被踢入大气层的尘埃会进一步加剧这种变暗和降温。
