真假“陨石坑”

作者：龙飞

辽宁省鞍山市岫岩满族自治县苏子沟镇古龙村，一个仅有60多户人家的普通小村庄，1982年有一队科学家来过之后，这里便科学研究的“热点”，吸引着一批又一批的科学家前来考察。从上空俯瞰，这里是一个环形的大坑，就像是一个口朝上的大碗一样，有人提出这里可能是个陨石坑，之后有关其真假的争论就没有停止过。直到2009年11月，中国科学院广州地球化学研究所的陈鸣等人在《科学通报》发表《岫岩陨石撞击坑的证实》一文，有关我国是否存在陨石坑的争论才尘埃落定。该文证实了：“岫岩坑”确为陨石撞击所成，而且这是中国境内第一个被证实的陨石撞击坑。

在此之前，我们的地球上已经发现了176个陨石坑，分布在32个国家的土地上，形成时期远至数亿年前，近至几千年前，直径由几米到近百公里不等，可是没有一个是在中国发现的。我国也经常有人提出发现了陨石坑，可一直得不到国际社会的认可，这是为什么呢？接下来，让我们慢慢了解一下这里的奥秘吧。

有待证实的陨石坑

1986 年，我国学者根据卫星照片提供的线索，在内蒙古锡林郭勒盟多伦县和正蓝旗境内发现一处由滦河与闪电河形成的“环形水系”，后经实地考察，初步认为这里是一个巨大的陨石爆炸坑遗迹，而且距今已达1.4亿年。

1992年,我国地质工作者在对海南岛遥感图像进行地质解译时,发现白沙有一处影像清晰的“环形镶边坳陷”，而且在镶边的外缘还显示有清晰的辐射状纹饰，因此推测这可能是一个陨石坑。后经进一步研究得出初步结论：这是在我国首次发现的保存良好、可供直观的陨石坑。

贵州省息烽县,一位滑翔爱好者在天空中飞滑翔伞时发现了一个奇怪的现象: 这里的山脉地貌奇特,竟然都是以环形结构分布，而不像我们常说的层峦叠嶂。此后,他经过实地观察并反复研究,与2006年11月14日对外公布了这一惊人发现：息烽县团圆山四周的环形山脉极有可能是陨石撞击而成!

2010年底，浙江省诸暨市枫桥镇海角村的村民打电话给报社记者，称在他们村彩仙山的山顶上发现了18个直径约10米、深约1米的神秘大坑，大坑底部还有些奇怪的圆石头。村民猜测，这些大坑很有可能是陨石撞击地球而成。

遗憾的是，虽然像这样的报道时常出现，却都没有得到科学的证实。在“岫岩坑”被确认之前，国际陨石坑资料库中的中国陨石坑仍然为零。在国际学术界，确认某环形坑是不是陨石坑，是有一整套完整的标准的。

陨石坑的前世今生

首先，我们要明白陨石坑是如何形成的。

大家都知道，“天外来客”从遥远的外部星体经过长时间的飞行来到地球，其速度大得惊人，即使是很小的陨石也能造成巨大的破坏。如近日意大利科学家在埃及西南地区发现的一座保存完好的小型陨石坑，直径为45米，深度16米，经过计算，当时撞击的陨石的直径仅仅只有1.2米左右，不过，其速度却达到了12874公里/小时！这个速度是什么概念呢？拿音速来做个比较，声音在空气中的传播速度约为340米/秒，等于1224公里/小时，可见该陨石的撞击速度居然达到了空气中声速的十倍以上！当这样的超高速物体通过介质时，如果速度超过介质能传播的声速，会形成高压瞬态压缩波，即冲击波。其振幅大于介质的弹性极限，使介质的压力、温度、密度和速度都将发生激烈的变化，能够使岩石物质熔化、气化，矿物变化和强烈变形甚至变质。

在地质学上，这种变质作用被称为是冲击变质作用，主要见于陨石坑内，其特点就是作用时间极短，定向压力很大，温度很高。据测算，当具有一定重量（10—100吨以上）和速度（10—70公里/秒的宇宙速度）的陨石冲击地面时，产生冲击波压力可达数百万个大气压的超高压，可引起1500℃的高温，大大超过了岩浆的温度范围（650—1200℃），它可使矿物晶体发生变形和破碎，形成柯石英、超石英、金刚石等高压矿物及玻璃质，还可使磁铁矿等难熔矿物发生熔融。

全世界第一个被科学家确认的陨石坑——美国亚利桑纳州的巴林格陨石坑直径为1280米，深度为175米。根据计算，它的形成是由一块重量约100万吨的陨石撞击而成，产生的能量约可相当于3000万吨级的氢弹爆炸能量！在这些能量中，约30%成为热能用来融化岩石，约20%用于粉碎岩石，约50%用于挖掘和溅射物质。想象一下，世界上最大的陨石坑——西伯利亚的波皮盖凹地，其直径达到了100公里，该需要多大的撞击能量啊！

判定陨石坑的关键证据

要发现并确认某陨石坑，至少应该需要从以下三个方面详细调查：

首先，陨石坑必须具有环状构造，即宏观上呈现出圆形、椭圆形或不规则封闭曲线等形状。当然，对于面积较大的陨石坑而言，仅仅靠肉眼近距离观察是很难发现，正所谓“不识庐山真面目，只缘身在此山中”，所以通常情况下都是通过解译航空像片和卫星图像而发现。在遥感图像上，陨石坑的色调特征及地貌形态都会与周围地区常有显著的差异。但是，并不是说具有环状构造的就一定是陨石坑，因为环状构造的形成，即可能是外因所致，即它与巨大的陨石击穿地壳有关，也可能是内因而成，即它与地球深部的高能热核反应引起地球内部物质向外壳冲击有关，如火山喷发造成的火山口和火山锥体等。有时候，环状构造经过了长时间的地壳变化和侵蚀作用会逐渐消失，这就在一定程度上给寻找陨石坑增加了难度。

其次，如果在疑似陨石坑中发现了地球上所没有的矿物，那就只能断定这是“天外之物”了。目前，我们在陨石中已发现的矿物有80多种，绝大多数矿物在地球岩石中都有，且大多是镁铁硅酸盐，并且普遍含有少量的石墨，个别陨石中有金刚石。仅有几种是陨石特有的矿物，如铁纹石、镍纹石等。不仅如此，由于陨石撞击造成的冲击变质作用，形成了一些石英和石墨的高压变种矿物，如柯石英、超石英、金刚石等，而柯石英的存在则被认为是冲击变质作用的可靠判据，它是一种由科学家柯斯于1953年在实验室内的超高压变质作用下合成的矿物，当时还没有在自然界发现，后来才在陨石坑里陆续找到。

第三，较大的陨石坑一般还具有中央锥。见识过陨石坑的人也许会注意到，陨石坑内常常会充水，形成一片湖泊，而在湖心往往会有一座小岛，其实这个小岛就是中心锥变成的。当陨石撞击地球时因速度过快会发生一定的反弹，从而在撞击坑的中心形成一堆圆锥形的岩石碎片。一般来说，当陨石坑的直径大于4公里时才有可能出现中央锥，如美国的巴林格陨石坑，它就仅仅是地面上的一个巨坑而已，而位于哈萨克斯坦西部的草原的“Chiyli“陨石坑，其同心环中心的海拔比环外圈还要高，这就是在陨石坑中央形成的山峰——中央锥。

一直以来，我国发现的诸多“陨石坑”都没有得到国际学术界的认可，相当一部分都被遗憾地证实为火山口而已，还有一些尚在继续研究当中。

如今，经过我国学者的悉心研究，“岫岩坑”终于得到证实，成为我国名符其实的“陨石第一坑”。该坑虽然不大，直径1800米，坑深约150米，但对于地质学以及天文学的研究却具有十分重要的意义。辽宁岫岩满族自治县，原本就是闻名天下，因盛产岫岩玉而有“中国玉都”之美称，现在又新增了这样一件魅力无穷的瑰宝，将会吸引更多的学者和游客。据报道，当地有关部门正准备规划设计岫岩陨石坑地质公园,供科学研究和游客参观。原文载于《科学24小时》2011年06期。

阅读链接：

卫星图像: 阿尔及利亚的Tin Bider陨石坑

资料来源:美国航天局

编译:马志飞

阿尔及利亚位于非洲西北部，全称为阿尔及利亚民主人民共和国，北临地中海，隔海与西班牙、法国相望，海岸线长约1200千米。该国海岸一带具有典型的地中海气候，夏季炎热干燥、冬季温和多雨。但是，其内陆却主要是沙漠，这里的山脉和季节性河流将沙漠分割成为许多小块。就在这样一片干旱、崎岖的山地中，存在着一个巨大的陨石坑：Tin Bider陨石坑。地质学家估计，该陨石坑形成于七千万年前，大概就是白垩纪晚期或早第三纪时期，坐落于一列小山的南端，其跨度大约为6公里（4英里）。

美国航天局的地球观测-1号（EO-1）卫星上的高级陆地成像仪（ALI）在2010年12月3日捕获了Tin Bider陨石坑的自然彩色图像。图像中，沙漠呈现出棕色、棕褐色等色调。由于阳光的照射，在山坡的北面形成了阴影。事实上，太阳的照射给大家造成了一种错觉。从图片中看起来，陨石坑好像比周围的陆地海拔要低，其实不是这样的。阳光从南方照过来，Tin Bider陨石坑实际上比它南面、东面和西面的陆地都要高。在陨石坑的北面，土地的海拔比南面的要高一些。

由于受到外星物体的碰撞影响，所形成的地貌可能会是很简单的，也可能非常复杂。

图片中的这个陨石坑形成了一个同心环状结构就是十分复杂的。同心环状结构是由于陨石破碎坍塌后形成了梯田一样的高低不同的地形。当然，在碰撞发生的地方，基底地质可能也对同心环状结构的形成起到了一定的作用。

 

卫星图像：哈萨克斯坦的Chiyli陨石坑

资料来源：美国航天局

编译：马志飞

    在哈萨克斯坦西部的草原，咸海东北大约320公里（200英里）处有一个巨大的陨石坑，名为Chiyli陨石坑。从卫星上看，陨石坑显得很小，但是非常清晰——在干旱的陆地中为同心环状景观，这是外星物体在数百万年前撞击地球的直接证据。

图1为美国航天局Terra卫星上的高级星载热辐射和反射辐射计（ASTER）在2007年10月10日捕捉到的Chiyli火山口伪彩色图像。图像中，植被为红色，水体呈蓝色，很少或没有植物生长的土地为土黄色。河道相比于周围环境而言非常突出，主要是因为植被坚守住河道两岸，聚集在这里生长，特别是在图像的东南方向更为突出。

Chiyli陨石坑的同心环心的海拔其实比环外圈要高，一些外星物体撞击地球的时候通常会发生土地的反弹，而在陨石坑中央形成山峰。

Chiyli陨石坑估计已有四千六百万年的历史了（前后浮动约七百万年）。该陨石坑形成于始新世——一个比现在暖和得多的时代，当时的亚热带气候范围一直延伸到北极圈附近。

图1：哈萨克斯坦的Chiyli陨石坑远景（图像来源：NASA）

图2：哈萨克斯坦的Chiyli陨石近景（图像来源：Google earth）

 

印度落纳尔陨石坑

资料来源:美国宇航局 编译：马志飞 自从1823年被一名叫C.J.E. Alexander的英国军官发现后，落纳尔坑的成因判定曾一度混乱。该坑位于印度德干高原上——这是6千5百万年前的火山喷发玄武岩遗留下来的岩石高原。正因为它坐落在玄武岩上，所以很多地质学家认为这是一个火山口。然而，今天对于落纳尔坑的成因有了新的认识：35000至50000年前的陨石撞击而成！ 图1是美国宇航局Terra卫星上的高级星载热发射和反射辐射仪（ASTER）在2004年11月29日捕获的落纳尔陨石坑的影像。在这张真彩色图像中，粉色表示裸露的地面，蓝色和白色表示人工建筑，深蓝色为水面，绿色为植被，单调的紫色表示休耕地。人类环绕湖泊而居，特别是在湖的东北方向，除此之外，附近还有错落有致的农田。 落纳尔陨石坑大约有150米深（500英尺），平均直径约1830米（6000英尺），陨石坑的边缘大约高出了它周围地表20米。科学家之所以能确定它是一个陨石坑，是有一系列的证据的，其中最重要的证据就是熔长石（maskelynite）。熔长石是一种自然生成的玻璃，它是一种击变斜长石玻璃，是斜长石受小天体强烈撞击而形成，一般产于撞击坑的溅射物和陨石体中。1973年的《科学》杂志上发表的一篇文章指出，火山玄武岩上的这种坑的情况与月球表面的陨石坑十分相似。图2——图3是从Google Earth上截取的图片。 图1 图2 图3