中國第一隕石坑的流星雨,和剛剛認證的中國第二隕石坑

2020-12-03 騰訊網

每年的1月3日-4日左右,是象限儀座流星雨的極大值時間。2017年,由於心慕這樣一個震撼的場景,我從湖南千裡迢迢趕往在中國第一隕石坑,遼寧岫巖隕石坑去觀賞和拍攝了象限儀座流星雨。

岫巖隕石坑上的象限儀座流星雨 星語者 攝

岫巖隕石坑上的象限儀座流星雨 星語者 攝

岫巖隕石坑在遼東省岫巖縣蘇子溝鎮古龍村,由於這裡地形呈環形,被當地人稱作「羅圈溝」,隕石坑內被稱作「羅圈溝裡」,「入坑」只有唯一的一條鄉村公路。從「羅圈溝外」村進入坑口就可以看到這塊新立的碑「岫巖隕石坑」。羅圈裡村很小,只有幾十戶人家。很久以前這裡是沒有人居住的,現在的村民大都是先輩們在清末「闖關東」過來的。

岫巖隕石坑夏季的航拍圖(圖片來自網絡)

隕石坑直徑約1800米,坑內與坑緣的高差大約150米,是個比較典型的簡單碗形坑。爬上西邊的坑緣山頂,看這個隕石坑,周圍是一圈撞擊山脈,中間是盆地。冬季的坑內外一片枯黃之色,但坑底與山坡的色澤暗示著成分和結構的不同,周圍山坡上長滿了小灌木,而坑中間的平地通常主要種的是玉米。坑裡一條路貫通,沿路分布一些農家。坑邊緣有眾多的侵蝕溝槽,成為地貌變化的痕跡。

岫巖隕石坑冬季全貌 星語者 攝

岫巖隕石坑邊緣的侵蝕溝槽 星語者 攝

根據中科院廣州地球化學研究所陳鳴等科學家的研究,岫巖隕石坑的成因及演化過程已基本清楚。5萬年前,一顆大約60-80米直徑的隕石擊中岫巖地區並爆炸,產生了直徑約1.4公裡的坑,隕石坑在爆炸衝擊中產生的巖石碎塊落下來,積聚在坑底和坑唇內外,厚約180多米,經過重力坍塌、結構調整的最終坑大約直徑1.8公裡。由於氣候適宜和降水豐富,成坑後坑內迅速積水成為湖泊,經過約1.1萬年的淤積,坑底形成約107米厚的湖沼相沉積物。約3.9萬年前或更晚的時間,由於風化侵蝕,坑邊緣潰壩坍塌形成缺口,坑內水體流失,成為乾涸的盆地,最終形成今天的岫巖隕石坑。這樣質量的星體在撞擊產生的巨大爆炸中基本被氣化殆盡,因此在坑內目前沒有找到隕石碎片。

岫巖隕石坑結構示意圖 星語者 據有關資料繪製

據加拿大新布倫斯威克大學(University of New Brunswick)行星與空間科學中心(Planetary and Space Science Centre, PASSC)截止2019年12月公布的《地球撞擊資料庫》(Earth Impact Database),目前國際學術界正式認證為隕石坑的,全球共有190個。雖然中國有許多被懷疑為隕石坑的地貌,但基本都尚未找到確切證據。

中國科學院廣州地球化學研究所陳鳴等科學家對岫巖隕石坑進行研究和地質鑽探,2009年以來多篇學術成果論文相繼發布在中國《科學通報》等重要刊物上。2010年——2011年,加拿大新布倫斯威克大學行星與空間科學中心(PASSC)和國際隕石學會(Meteoritical Society)正式將遼寧岫巖隕石坑的數據錄入《地球撞擊資料庫》和《隕石學會資料庫》,這是中國第一個也是迄今唯一一個被國際學術界廣泛認可的隕石撞擊坑。自此,岫巖隕石坑被稱為「中國第一隕石坑」。

亞洲已認證的隕石坑,共22個。加上俄羅斯歐洲部分則共計31個。星語者和《天文愛好者》雜誌編輯部據PASSC數據標註

自從岫巖隕石坑被國際認可後已經約10年時間,中國都一直再未證實新的隕石坑。直到2019年12月24日,還是中科院廣州地化所的陳鳴為主的科學家又研究證實了一個新的隕石坑,還是在東北地區,黑龍江省依蘭縣。陳鳴教授2019年年初通過衛星圖片核對,發現依蘭縣有存在隕石坑的可能性。於6月19日、7月17日先後兩次來依蘭縣實地考察調研,經過科學分析,證實在依蘭縣發現隕石坑。相關論文2019年12月24日在線發布在中國權威的核心期刊——《科學通報》(Chinese Science Bulletin)上。

依蘭隕石坑Google地圖 圖片來源:Google Earth

依蘭隕石坑是經證實的我國第二個隕石坑,位於三江平原西部邊緣、小興安嶺餘脈南麓的低山丘陵地帶,地理坐標為:北緯46°23′03″,東經129°18′40″。這是一個形成在地球造山帶(地殼強烈活動區)的隕石坑,類型屬於簡單碗形坑,直徑1850米,深度150米。隕石坑形成在白堊紀花崗巖基巖上。撞擊成坑事件發生時間晚於6500萬年。大部分坑緣保存狀態良好, 坑體南部坑緣發生了方向性的大規模侵蝕和搬運,造成佔總長度約1/3坑緣的缺失。研究揭示,成坑後坑內曾經有湖泊沉積事件,但湖水大規模搬運的可能不大。近幾十年來在依蘭隕石坑周邊地區大量距今4萬~1萬年的長毛猛獁象和披毛犀化石的發現, 客觀地表明了該區晚第四紀冰期的極端寒冷氣候。依蘭隕石坑湖泊的消失事件發生在大約1萬年前,據此分析, 這一大規模缺失與距今大約1萬年前末次冰河時期發生的冰川作用有關。由於依蘭隕石坑地處低海拔地區,坑緣的冰川侵蝕作用提供了該區低海拔冰川發育歷史的重要證據。

依蘭隕石坑的衛星照片 圖片來源:陳鳴

依蘭隕石坑的夏季照片 圖片來源:陳鳴 論文 《科學通報》2019.12.24

很多網友可能會表示疑問,中國地大物博,而且有很多號稱「隕石坑」的地貌,為什麼說岫巖是中國第一隕石坑,而依蘭是中國第二隕石坑呢?實際上,中國這麼廣大的國土面積上,確實有很多類似碗形或坑狀地貌,除了比較清楚考證出多個火山口外,其它還有不少的疑似地貌分布於包括東北、新疆、貴州、海南甚至太湖盆地等處,都被懷疑為隕石坑。但表面地形甚至地下構造都不能作為隕石坑認證的確鑿證據。

我們經常觀賞的流星雨美麗天象,其中流星經過大氣層沒有燒完的部分就稱為隕石,但絕大部分的微小隕石都無法在地表形成撞擊坑。根據隕石坑的形成機制,其被稱為「星球撞擊」遺蹟。正是來自宇宙空間的小行星、彗星軌道靠近地球被地球俘獲,成為巨大的隕石撞擊地球表面形成碗狀地形,而其巨大的速度和質量帶來的劇烈撞擊作用,會在瞬間的高溫高壓中造成地表巖石發生形變和質變。根據20世紀60年代創立的衝擊變質理論,1960年美國華裔科學家趙景德發現了美國巴林傑隕石坑中撞擊成因的超高壓礦物柯石英,成為這一科學領域的主要奠基人之一。根據衝擊變質理論,鑑定隕石坑的微觀礦物衝擊變質證據主要有三大類,岫巖隕石坑全部擁有:1、撞擊成因超高壓礦物,包括石英高壓多形——柯石英,金紅石高壓多形——TiO2—Ⅱ相,鋯石高壓多形——萊氏石;2、礦物面狀變形頁理,包括石英石、長石、方解石、鋯石等面狀變形頁理;3、礦物擊變玻璃,包括石英和長石擊變玻璃。世界上100多個被證實的隕石坑中,同時找到三個或三個以上的撞擊成因超高壓礦物的只有為數不多的幾個,岫巖隕石坑成為其中重要的一員。

而這一次的依蘭隕石坑的認證過程也是發現了類似的衝擊變質結構,花崗巖質撞擊角礫巖中石英面狀變形頁理的發現,為該坑的撞擊起源提供了確鑿證據。

隕石坑底部花崗巖及石英碎片中在顯微鏡下可見的石英面狀變形頁理(PDFs) 圖片來源:陳鳴 論文 《科學通報》2019.12.24

依蘭隕石坑的形成年代恰是恐龍滅絕的約6500萬年前,造成它的隕石可能只是直徑幾十米的級別。而同時代的另一顆巨大小行星撞擊,則是恐龍滅絕的主要原因。那個巨型的隕石坑,可能就是今天的墨西哥灣!

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