真假“隕石坑”

龍飛

一直以來(lái)，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的諸多“隕石坑”沒(méi)有得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，相當(dāng)一部分被遺憾地證實(shí)為火山口而已……

遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣蘇子溝鎮(zhèn)古龍村，本是一個(gè)僅有60多戶人家的普通小村莊，1982年，有一隊(duì)科學(xué)家來(lái)過(guò)之后，這里便成為科學(xué)研究的“熱點(diǎn)”，吸引著一批又一批的科學(xué)家前來(lái)考察。從上空俯瞰，這個(gè)村莊的所在地是一個(gè)環(huán)形的大坑，就像是一個(gè)口朝上的大碗一樣，有人提出這里可能是個(gè)隕石坑，之后有關(guān)其真假的爭(zhēng)論就沒(méi)有停止過(guò)。直到2009年11月，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所的陳鳴等人在《科學(xué)通報(bào)》上發(fā)表《岫巖隕石撞擊坑的證實(shí)》一文，有關(guān)我國(guó)是否存在隕石坑的爭(zhēng)論才塵埃落定。該文證實(shí)了“岫巖坑”確為隕石撞擊所成，而且這是中國(guó)境內(nèi)第一個(gè)被證實(shí)的隕石撞擊坑。

在此之前，地球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了176個(gè)隕石坑，分布在32個(gè)國(guó)家，形成時(shí)期遠(yuǎn)至數(shù)億年前，近至幾千年前，直徑由幾米到近百千米不等，可是沒(méi)有一個(gè)在中國(guó)。我國(guó)也經(jīng)常有人提出發(fā)現(xiàn)了隕石坑，可一直得不到國(guó)際社會(huì)的認(rèn)可，這是為什么呢？接下來(lái)，讓我們慢慢了解一下這里的奧秘吧。

有待證實(shí)的隕石坑

1986 年，我國(guó)學(xué)者根據(jù)衛(wèi)星照片提供的線索，在內(nèi)蒙古錫林郭勒盟多倫縣和正藍(lán)旗境內(nèi)發(fā)現(xiàn)一處由灤河與閃電河形成的“環(huán)形水系”，后經(jīng)實(shí)地考察，初步認(rèn)為這里是一個(gè)巨大的隕石爆炸坑遺跡，而且距今已達(dá)1.4億年。

1992年,我國(guó)地質(zhì)工作者在對(duì)海南島遙感圖像進(jìn)行地質(zhì)解譯時(shí),發(fā)現(xiàn)白沙有一處影像清晰的“環(huán)形鑲邊坳陷”，而且在鑲邊的外緣還顯示有清晰的輻射狀紋飾，因此推測(cè)這可能是一個(gè)隕石坑。后經(jīng)進(jìn)一步研究得出初步結(jié)論：這是我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)的保存良好、可供直觀的隕石坑。

貴州省息烽縣一位滑翔愛(ài)好者在天空中飛滑翔傘時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象: 這里的山脈地貌奇特,竟然都是環(huán)形分布，而不像我們常說(shuō)的層巒疊嶂。此后,他經(jīng)過(guò)實(shí)地觀察并反復(fù)研究,于2006年11月14日對(duì)外公布了這一驚人發(fā)現(xiàn)：息烽縣團(tuán)圓山四周的環(huán)形山脈極有可能是隕石撞擊而成的。

2010年底，浙江省諸暨市楓橋鎮(zhèn)海角村的村民打電話給報(bào)社記者，稱在他們村彩仙山的山頂上發(fā)現(xiàn)了18個(gè)直徑約10米、深約1米的神秘大坑，大坑底部還有些奇怪的圓石頭。許多村民猜測(cè)，這些大坑很可能是隕石撞擊地球而成。

遺憾的是，雖然像這樣的報(bào)道時(shí)常出現(xiàn)，卻都沒(méi)有得到科學(xué)的證實(shí)。在“岫巖坑”被確認(rèn)之前，國(guó)際隕石坑資料庫(kù)中的中國(guó)隕石坑仍然為零。在國(guó)際學(xué)術(shù)界，確認(rèn)某環(huán)形坑是不是隕石坑，是有一整套完整的標(biāo)準(zhǔn)的。

隕石坑的前世今生

大家知道，“天外來(lái)客”經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的飛行來(lái)到地球，其速度大得驚人，即使是很小的隕石也能造成巨大的破壞。如意大利科學(xué)家在埃及西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一座保存完好的小型隕石坑，直徑為45米，深度16米。經(jīng)過(guò)計(jì)算，當(dāng)時(shí)撞擊的隕石直徑僅有1.2米左右，不過(guò)，其速度卻達(dá)到了12874千米/小時(shí)。這個(gè)速度是什么概念呢？拿音速來(lái)做個(gè)比較，聲音在空氣中的傳播速度約為340米/秒，等于1224千米/小時(shí)，可見(jiàn)該隕石的撞擊速度居然達(dá)到了空氣中音速的10倍以上。當(dāng)這樣的超高速物體通過(guò)介質(zhì)時(shí)，如果速度超過(guò)介質(zhì)能傳播的音速，會(huì)形成高壓瞬態(tài)壓縮波，即沖擊波。其振幅大于介質(zhì)的彈性極限，使介質(zhì)的壓力、溫度、密度和速度發(fā)生激烈的變化，進(jìn)而導(dǎo)致巖石物質(zhì)熔化、氣化，以及礦物變化、強(qiáng)烈變形甚至變質(zhì)。

在地質(zhì)學(xué)上，這種變質(zhì)作用被稱為沖擊變質(zhì)作用，主要見(jiàn)于隕石坑內(nèi)，其特點(diǎn)就是作用時(shí)間極短，定向壓力很大，溫度很高。據(jù)測(cè)算，當(dāng)具有一定重量（10～100噸甚至更重）和速度（10～70千米/秒的宇宙速度）的隕石沖擊地面時(shí)，所產(chǎn)生的沖擊波壓力可達(dá)數(shù)百萬(wàn)個(gè)大氣壓的超高壓，可引起1500℃的高溫，大大超過(guò)了巖漿的溫度范圍（650～1200℃），它可使礦物晶體發(fā)生變形和破碎，形成柯石英、超石英、金剛石等高壓礦物及玻璃質(zhì)，還可使磁鐵礦等難熔礦物發(fā)生熔融。

全世界第一個(gè)被科學(xué)家確認(rèn)的隕石坑——美國(guó)亞利桑納州的巴林格隕石坑直徑為1280米，深度為175米。根據(jù)計(jì)算，它是由一塊重量約100萬(wàn)噸的隕石撞擊而成，產(chǎn)生的能量約相當(dāng)于3000萬(wàn)噸級(jí)的氫彈爆炸能量。在這些能量中，約30%成為熱能用來(lái)融化巖石，約20%用于粉碎巖石，約50%用于挖掘和濺射物質(zhì)。想象一下，世界上最大的隕石坑——西伯利亞的波皮蓋凹地，其直徑達(dá)到了100千米，該需要多大的撞擊能量?。?/p>

判定隕石坑的關(guān)鍵證據(jù)

要發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)某隕石坑，至少需要從以下三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查：

首先，隕石坑必須具有環(huán)狀構(gòu)造，即宏觀上呈現(xiàn)出圓形、橢圓形或不規(guī)則封閉曲線等形狀。當(dāng)然，對(duì)于面積較大的隕石坑而言，僅僅靠肉眼近距離觀察很難發(fā)現(xiàn)，正所謂“不識(shí)廬山真面目，只緣身在此山中”，所以通常情況下都是通過(guò)解譯航空像片和衛(wèi)星圖像而發(fā)現(xiàn)的。在遙感圖像上，隕石坑的色調(diào)特征及地貌形態(tài)都會(huì)與周圍地區(qū)有顯著的差異。但并不是說(shuō)具有環(huán)狀構(gòu)造的就一定是隕石坑，因?yàn)榄h(huán)狀構(gòu)造的形成，也可能是內(nèi)因而成，即它與地球深部的高能熱核反應(yīng)引起地球內(nèi)部物質(zhì)向外殼沖擊有關(guān)，如火山噴發(fā)造成的火山口和火山錐體等。有時(shí)候，環(huán)狀構(gòu)造經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)時(shí)間的地殼變化和侵蝕作用會(huì)逐漸消失，這就在一定程度上給尋找隕石坑增加了難度。

其次，如果在疑似隕石坑中發(fā)現(xiàn)了地球上所沒(méi)有的礦物，那就可以斷定這是“天外之物”了。目前，我們?cè)陔E石中已發(fā)現(xiàn)的礦物有80多種，絕大多數(shù)礦物在地球巖石中都有，且大多是鎂鐵硅酸鹽，并且普遍含有少量的石墨，個(gè)別隕石中有金剛石。僅有幾種是隕石特有的礦物，如鐵紋石、鎳紋石等。不僅如此，由于隕石撞擊造成的沖擊變質(zhì)作用，形成了一些石英和石墨的高壓變種礦物，如柯石英、超石英、金剛石等，而柯石英的存在則被認(rèn)為是沖擊變質(zhì)作用的可靠判據(jù)。它是一種由科學(xué)家柯斯于1953年在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的超高壓變質(zhì)作用下合成的礦物，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有在自然界發(fā)現(xiàn)，后來(lái)才在隕石坑里陸續(xù)找到。

最后，較大的隕石坑一般還具有中央錐。見(jiàn)識(shí)過(guò)隕石坑的人也許會(huì)注意到，隕石坑內(nèi)常常會(huì)充水，形成一片湖泊，而在湖心往往會(huì)有一座小島，其實(shí)這個(gè)小島就是中心錐變成的。當(dāng)隕石撞擊地球時(shí)因速度過(guò)快會(huì)發(fā)生一定的反彈，從而在撞擊坑的中心形成一堆圓錐形的巖石碎片。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)隕石坑的直徑大于4千米時(shí)才有可能出現(xiàn)中央錐，如美國(guó)的巴林格隕石坑，它就僅僅是地面上的一個(gè)巨坑而已，而位于哈薩克斯坦西部草原的“Chiyli“隕石坑，其同心環(huán)中心的海拔比環(huán)外圈還要高，這就是在隕石坑中央形成的山峰——中央錐。

一直以來(lái)，我國(guó)發(fā)現(xiàn)的諸多“隕石坑”都沒(méi)有得到國(guó)際學(xué)術(shù)界的認(rèn)可，相當(dāng)一部分被遺憾地證實(shí)為火山口而已，還有一些尚在繼續(xù)研究驗(yàn)證當(dāng)中。

如今，經(jīng)過(guò)我國(guó)學(xué)者的悉心研究，“岫巖坑”終于得到證實(shí)，成為我國(guó)名副其實(shí)的“隕石第一坑”。該坑雖然不大，直徑只有1800米，坑深約150米，但對(duì)于地質(zhì)學(xué)以及天文學(xué)的研究卻具有十分重要的意義。遼寧岫巖滿族自治縣原本就是因盛產(chǎn)岫巖玉而聞名天下，現(xiàn)在又新增了這樣一件魅力無(wú)窮的瑰寶，將會(huì)引來(lái)更多的學(xué)者和游客。據(jù)報(bào)道，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門正準(zhǔn)備規(guī)劃設(shè)計(jì)岫巖隕石坑地質(zhì)公園,供科學(xué)研究和游客參觀。