自古以來，隕石就被視作預兆兇吉的天象。在不少影視作品中，流星劃破天際或是隕石墜落地面的瞬間，都會發生一些不尋常的事情：主人公開啟時空穿越之旅、非凡之人呱呱墜地或是一代梟雄黯然離世……
最近熱映的一部影片《你的名字》的故事架構，便源於一次彗星造訪。與絢爛的流星相伴而來的撞擊，讓小鎮遭遇了一場空前的災難。在隕石親吻大地的一瞬間，究竟會發生什麼？撞擊之後的隕石又去了哪裡？今天咱們拋開劇情，來聊聊那些神秘的隕石坑吧！
在墨西哥尤卡坦半島北部有一個直徑達到180公裡的巨大隕石坑，被稱作希克蘇魯伯（Chicxulub）。它被認為是小行星撞擊地球導致恐龍大滅絕的最直接有力的證據。「希克蘇魯伯」在當地瑪雅語中的意思是「魔鬼的尾巴」，因此國內也有人將它譯為「魔鬼角」。
撞擊不但在轉瞬間造就出一個直徑80公裡的巨大撞擊坑，還把超過10億噸的巖石擊飛。這些碎屑和煙塵中的一部分飄散進平流層，並在短時間內給地球蒙上了一層「面紗」。陽光無法到達地面，地表溫度迅速下降，無盡的冬日襲來。依靠光合作用合成養分的植物最先死亡，緊接著是植食性動物和肉食性動物。大部分生物沒能度過這個黑暗寒冷的「撞擊冬天」，走向了消亡。
中國國家地理 2010年06月 繪圖/趙闖
在接下來的漫長地質時期內，隕石坑底下的高密度物質由於失去了上覆地層的壓力，不斷抬升，形成了一個高大的山狀突起。經過長期的風化侵蝕和重力平衡作用，突起部分逐漸縮小了與周邊地區的海拔高差，而最初的隕石坑也被厚達1000米的泥灰和石灰巖所掩埋。因此，在今日的希克蘇魯伯已經完全看不到隕石坑的依稀模樣。
所謂隕石坑，用科學術語來說就是小行星、彗星和流星體等小天體超高速撞擊行星及其衛星表面形成的凹坑或環狀地質構造。據研究者估計，在40億年前太陽系形成的早期，宇宙間的隕星撞擊頻率可能比現在要高出1000倍，並對太陽系行星的形成和演化起到了重要作用。
由於大氣層的保護，和外星球相比，裹著厚厚防護層的地球遭到隕石撞擊的可能性不及其他星球之萬一。可即便這樣，據隕擊構造學家估計，在地球演化史中出現的直徑大於10公裡的隕石衝擊構造不少於1500個，小隕石坑的數量就更多了。不過，由於地質作用的改造以及表面的侵蝕破壞，直徑20公裡的撞擊坑在6億年後仍可辨識，而直徑僅1公裡左右的小撞擊坑在百萬年後即面目全非。在漫長的地球歲月裡，只有少數古老的隕石坑幸運兒能被保存下來，與人類相遇。
中國國家地理 2013年05月 供圖/陳鳴
在北京的東北方向，約800公裡處的遼寧岫巖，坐落著中國第一號隕石坑。越過隕石坑的「坑緣」——一道高約150米的環形山脊，一隻靜臥在群山之中的巨大「海碗」便呈現在眼前。「碗」的直徑有一兩公裡，收納著幾十戶人家，田園牧歌，雞犬相聞。
因為奇特的地貌特徵，當地人把它叫做「圈裡」，「碗」之外的世界則叫「圈外」。他們祖祖輩輩生活在「大海碗」裡，多種植玉米和大豆，「碗」很慷慨，他們的收成一直不錯。長久以來，淳樸的「圈裡人」一直以為自己生活在一個小盆地中。一些「怪事」偶爾困擾他們——如果往地下深挖，就能挖出一種可以當肥料的黑土，曬乾之後還可以燒；另外「圈裡」的水質不太好，口感有些澀。
中國國家地理 2013年05月 攝影/寶丁
遼寧岫巖隕石坑作為「中國第一隕石坑」的身份已經確定了很久，可它仍然冷落而寂寥，村民收集的柴禾寂寞地躺在山梁上，等待著花開的時節。
實際上，學者們早就注意到了這一奇特的地貌並進行了一系列細緻的研究。從地面向下，先是107米厚的湖泊相沉積物，再往下則是厚度為188米的衝擊角礫巖，然後才是碎裂的基巖。
通過放射性同位素定年分析，這一撞擊事件約發生在距今5萬年前，擊中岫巖的隕石直徑不超過100米，卻爆發出數百顆原子彈的威力。這巨大的能量不僅讓隕石在天際大衝撞一刻化為無數碎片和氣化，還撞出來一個直徑1800米、深度近500米的大坑。在漫長的歲月裡，這個坑曾發育成為湖泊，3.9萬年前坑緣出現了缺口，遂逐漸演變為今天的碗形凹地。這也解釋了「圈裡」的種種怪現象——大坑裡水源豐富，植被茂盛，使土壤變成了含碳量較高的黑色泥炭土，易燃燒。泥炭土層中的水不流動，所以水質不好，所謂浮油則可能是腐殖質。
隕石和隕石坑是一對有趣的搭檔，它們往往並不同時出現。很多大型隕石坑中都是典型的「有坑無石」，即撞擊能量較大，隕石氣化，消失無蹤。
世界上最重的隕石——荷巴隕石重量接近66噸，體積龐大，它在8萬多年前降落在地球上，卻沒有留下隕石坑，這便是典型的「有石無坑」。有研究稱，它可能是以一個非常長和淺的角度進入地球大氣層的。
隕石若能以每秒十幾到幾十公裡的「宇宙速度」撞擊到地表上，其強大的衝擊波引起爆炸成坑，才能「轟」出真正的隕石坑。如果因為種種原因，如因大氣的阻止而不斷減速，最後只是「降落」或「飄落」到地面上的話，就不會產生衝擊波和引起「爆炸」成坑，就算砸出了一點凹陷，也算不上是學術意義上的隕石撞擊坑。
在國際科學界，隕石坑要獲得認證，可並不是件容易的事。對於隕石坑來說，最關鍵的「DNA」有三類——礦物擊變面狀頁理，礦物擊變玻璃，衝擊形成的高壓多形（柯石英、斯石英等）。儘管找到其中一類即可「驗明正身」，但許多大型隕擊構造的確定都經歷過數十年的反覆探索。例如：美國巴林傑隕石坑和德國裡斯隕石坑曾在相當長的時間裡被認為是火山活動的結果，而南非Vredefort隕石坑在被提出隕擊成因後過了30年才得到確認。
中國國家地理 2013年05月
在這張衛星圖片上，位於澳大利亞西部的蜘蛛隕石坑散發著壯美而神秘的氣韻。它有著數億年的歷史，也是當地神話傳說中的主角之一——澳洲土著有一種被稱為「Dreaming」的傳統，包括各種儀式、傳說、吟唱和神秘的崇拜禁地，其中就包括對天外墜星的記述，這些傳說也成為科學家尋找隕石坑的線索。
判斷一個地表環形結構是不是隕石坑，需要經歷一個綜合、複雜的過程。宏觀證據如外形是否為環形、碗狀，坑內有無礫石層等，微觀則是需要找到巖石和礦物衝擊變質的證據。其他如地層層序相反、隕石碎片、特殊元素地球化學異常等也可作為判定參考。而在所有這些證據中，被撞擊靶巖發生的衝擊變質結果才是核心的診斷性證據，其他的都是附加判別依據。
這樣嚴苛的判斷標準是有原因的，在地球環境中，環形構造的形成原因很多，好似懸疑案件中巨大的幹擾信息——地殼地質構造變動、喀斯特天坑、盆地、冰鬥、火山口、地表巖石的風化剝蝕等都能形成環形構造。它們的形貌看起來和隕石坑十分相似，「基因」卻是大相逕庭。以中國來說，曾被疑似為隕石坑的貴州息烽環形構造後被學者證實為古老的盆狀向斜在構造作用下形成的渦旋構造，而粵北始興縣的「龍鬥攀」環形坑則是山間河谷型侵蝕盆地。而在這所有的幹擾中，微觀的衝擊變質證據有著獨特的優勢——以礦物擊變面狀頁理為例，在地球上除了隕石撞擊和核爆炸，任何其他地質作用包括火山噴發、構造運動和地球深部高溫高壓等都不可能在礦物中產生這種特殊的礦物變形特徵。
火山口 vs 隕石坑
中國國家地理 2013年05月 攝影/李翔
中國國家地理 2013年05月 供圖/秦昭
從表面上看，這兩個環形構造十分相似，可其形成原因卻大相逕庭。上圖是帕米爾高原的一個火山口，下圖則是加拿大魁北克的平考努特（pingualuit）隕石坑湖，也被當地人稱為「地球上的青春痘」。地球上諸如此類的環形構造還有很多，除了火山口之外，還有小盆地、天坑、冰鬥等，它們在外表上和隕石坑十分類似，但「身世」卻截然不同。
中國國家地理 2013年05月 攝影／馮木波
海南白沙黎族自治縣有一處疑似隕石坑，這裡茶園青蔥，土地肥沃，但「血統」未明。在這片大地上還有一種爭議頗多的「寶貝」——雷公墨。關於它更是眾說紛紜，不少研究者認為，雷公墨是隕擊形成的，但反對者則稱它更可能是火山的產物。圖中近景是兩塊黝黑的雷公墨，遠景是白沙疑似隕石坑。它們是海南大地的一對秘密。
中國國家地理 2013年05月 攝影／寶丁
東北以隕石雨著稱，吉林隕石博物館吸引了眾多愛好者，而在距離瀋陽不遠處，還有一處被稱為「隕石山」的地方。當地人認為，山上的諸多巨石也是天外來客。不過，這座所謂的「隕石山」並未獲得科學界的公認。一位資深學者稱，中國目前對隕石和隕石坑的研究和命名都有諸多不科學不嚴謹之處。在「隕石熱」的背後，實則一片混沌，科普工作仍任重道遠。
部分圖文選自
來源於《中國國家地理》2013年5月
撰文/楊弦章 秦昭
《中國國家地理》2010年6月
撰文/王申娜 宮下哲人 繪圖/趙闖
《中國國家地理》2016年8月
撰文／趙耀 攝影／張超 等
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