地球上，隕石坑為何這么難找？

●浩海云 編

通常，人們對于“坑”的事兒總是避之不及，既不愿“掉坑”，也不想“被坑”，入錯了行會盼著早日“脫坑”……但有這么一群人，卻夜以繼日努力找“坑”，找到之后還會無比興奮——他們就是來自芬蘭的地質(zhì)學家。他們要找的“坑”可不是一般的坑，而是小行星“襲擊”地球后留下的隕石坑！

就在2018年6月25日，他們就開心地宣布了自己在芬蘭新發(fā)現(xiàn)的隕石坑——Summanen！你可能會說找到一個隕石坑有那么開心嗎？那你應該不知道：在整個中國，目前僅確認發(fā)現(xiàn)了一個隕石坑。

地球稀客——隕石坑

為什么在地球發(fā)現(xiàn)個隕石坑會這么稀奇？它們在太陽系里隨處可見呀——隨便哪個有固態(tài)表面的星體，基本都被“坑”過。就拿離我們最近的月球來說，雖說它的表面積只是地球的7.4%，但大型（直徑大于20公里）隕石坑就有近7000個，小一些的（直徑大于1公里）的隕石坑超過一百萬個!

然而，比起月球和其他行星，我們地球上發(fā)現(xiàn)的隕石坑卻少得可憐了。目前為止，發(fā)現(xiàn)的大小隕石坑加在一起一共才190多個。

地球的隕石坑為何難得？

為什么地球在太陽系里倍受“眷顧”，很少被“坑”呢？原因主要有三個：

1.對于小型的隕石，在穿過地球大氣層時，還沒來得及落地，就化作“流星”被燒完了；

2.由于地球上一大半面積都被海洋覆蓋，那些稍大些的隕石雖然穿過了大氣層，但是仍有很多掉到海里，很難形成隕石坑；

（左）芬蘭目前已經(jīng)確認的所有隕石坑（共12個）的相對大小和位置，藍字所指為本次新發(fā)現(xiàn)的Summanen隕石坑；（右）Summanen隕石坑（黃色虛線圈）地形圖，它位于Summanen湖（紅線內(nèi)）中央。

3.而對于有幸形成的隕石坑，又因為地球上的各種地質(zhì)活動（板塊構造、火山、地震、流水、風化侵蝕等等）而逐年被“擦掉”。

因此，大部分年齡老、規(guī)模小的隕石坑都早已消失殆盡了，少部分隕石坑雖然還在但卻很難被發(fā)現(xiàn)。

隕石坑有多難找？

你也許會問，這有什么難的？幾公里甚至幾十公里的大坑，還能看不到？

本次采樣發(fā)現(xiàn)的兩處樣本中的面狀變形構造（PDFs），這是判定Summanen湖中的圓形結構確實是一個隕石坑的決定性證據(jù)。

Summanen湖一帶的航空電磁數(shù)據(jù)（左）和電阻異常（右），兩圖中間的圓形部分就是Summanen隕石坑。

岫巖隕石坑在800米高空的俯視圖

你太天真了。當年傳說中滅絕了恐龍的那個隕石撞出來的隕石坑，直徑大約有180公里，夠大吧？但直到二十世紀70年代，都沒人發(fā)覺那里有隕石坑！因為坑早就被淺海形成的石灰?guī)r沉積充填，經(jīng)歷各種地質(zhì)侵蝕，肉眼已經(jīng)很難再辨別隕石坑原有的輪廓了。所以說，地球上絕對不止這190多個隕石坑，只是問題在于如何找到它們。

如何鑒定隕石坑？

就以這次芬蘭發(fā)現(xiàn)的Summanen為例，來看看鑒定隕石坑的艱辛過程吧！

首先，它得是個“坑”

隕石坑是小天體從天而降砸出來的嘛，所以廢話，隕石坑當然要是個坑才行。然而事情卻并不那么簡單，就像前面提到的，地球上大部分坑早已被劇烈侵蝕了，可不是每個坑都那么顯眼。

比如芬蘭這個Summanen隕石坑，早已被Summanen湖完全淹沒了。這個湖最深處有41米，所以，對著衛(wèi)星圖干瞪眼也找不出一個隕石坑來……

Summanen湖沿岸一帶發(fā)現(xiàn)的碎裂錐

別急，雖然在水底地形圖上看不到坑，但借助其他科技手段還是能夠“慧眼識坑”的。十幾年前，芬蘭地質(zhì)調(diào)查局的科學家們就從這里的航空電磁數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)湖里有個圓形結構。數(shù)據(jù)顯示，這個圓形坑的直徑大約2.6公里，考慮到各種地質(zhì)作用的侵蝕，實際的直徑應該比觀測到的更大。

但，僅僅看到坑，才只是第一步。如何證明這個坑就是隕石坑，而不是火山噴發(fā)或者地表凹陷？怎么確定電磁數(shù)據(jù)上表現(xiàn)出的圓形結構不是湖底沉積了磁性不同的礦物？

其次，證明“坑”就是隕石坑

證明“坑”是隕石坑，還需要更多證據(jù)。于是2017年夏季，科學家們在這里又進行了兩次詳細考察。

那么隕石撞擊還有什么特征呢？隕石碎片？別想了，坑都侵蝕沒了，還能剩下碎片嗎？但隕石落地時會以十幾公里每秒的速度猛烈撞擊地面，這意味著它一定會在巖石上留下在短時間內(nèi)受到高溫高壓沖擊作用的痕跡！

這些痕跡中，最常見的就是震裂錐，這是一種比較典型的隕石撞擊或者核爆破產(chǎn)物。巖石在2-30GPa的壓強之下可能會形成這種錐狀發(fā)散的線條，這是一種宏觀的肉眼可以識別的撞擊地貌。這次，在Summanen湖一帶的31處采樣中的8處發(fā)現(xiàn)了震裂錐。

但僅震裂錐一種特征還不足以證明這里一定經(jīng)歷過隕石撞擊。

事實上，除了震裂錐之外，還有一些常見的巖石沖擊變質(zhì)產(chǎn)物，如撞擊角礫巖、柯石英、斯石英、微粒鉆石，但這些同樣只能作為此處發(fā)生過高壓撞擊作用的輔證，而非實錘。最關鍵的證據(jù)是一種叫做面狀變形構造的特征，這是一種微觀特征，需要在顯微鏡下才能看到。

經(jīng)歷過隕石撞擊引起的高壓沖擊作用的硅酸鹽礦物晶粒中可能會產(chǎn)生一組或多組平行于不同方向的線性裂隙，平行裂隙之間的間距在十幾到幾十微米量級。這是一種只可能出現(xiàn)在高壓沖擊作用現(xiàn)場的產(chǎn)物，也是目前地球上判定一個坑是不是隕石撞擊形成的決定性因素。

而這次在Summanen湖一帶發(fā)現(xiàn)的8處震裂錐樣本中，有兩處呈現(xiàn)出了面狀變形構造，證實這里確實曾經(jīng)有一個隕石坑。

在芬蘭這個國土面積只有33.8萬平方公里的地界上，人們已經(jīng)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了12個隕石坑。這很大程度要歸功于芬蘭完善的地球物理資料（主要是地磁數(shù)據(jù)和重力數(shù)據(jù)），和對隕石坑的野外地質(zhì)調(diào)查工作的大力投入。

而幅員遼闊的中國，目前僅確認發(fā)現(xiàn)了一個隕石坑——位于遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣的岫巖隕石坑，直徑約1.8公里。

一定還有許多隕石坑們，靜靜躺在湖底，或藏匿于森林，等待科學家們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。