在現代隕石坑科研中常常出現兩種標誌性礦物,一種叫衝擊石英,一種叫柯石英。
衝擊石英
衝擊石英,也稱為撞擊石英、受震石英(Shocked quartz),是一種微結構和一般石英不同的石英,只在極高壓和有限溫度下形成。這種石英的結晶結構是隨著結晶內的平面變形。這些在顯微鏡下是線行結構的平面被稱為面狀變形構造。衝擊石英發現於地下核試驗場所,因為這樣的環境可產生足夠壓力形成該種石英。尤金·舒梅克則發現衝擊石英在隕石撞擊後形成的撞擊坑(例如巴林傑隕石坑)中形成。發現衝擊石英可以證明撞擊坑是由隕石撞擊造成,而非火山噴發;因為火山不可能產生足以形成衝擊石英的巨大壓力。
柯石英是石英在幾萬巴(1巴=10的5次方帕)的超高壓變質作用下形成的,通常要在地下80公裡左右地層中才達到這種高壓。它和橄欖巖通常都是上地幔的巖石產物。1960年6月美國地質調查所的趙景德(E.C.T.Ch—ao)從亞利桑那的梅特奧坑受衝擊的科科尼諾砂巖中最早發現和鑑定了柯石英。自那時以來,在沙烏地阿拉伯的瓦巴(石隕石)隕石坑,西德南部巴伐利亞的裡斯隕石坑、非洲加納亞山蒂的博蘇姆特威湖隕石坑、瑞典的米恩湖也都發現了柯石英。
這裡可以看出來,有柯石英的地方不一定和隕石有關,但是有衝擊石英的地方很大概率是隕石造成的。
隕石坑
隕石坑(meteorite crater)(較大的隕石坑又稱環形山)是行星、衛星、小行星或其它天體表面通過隕石撞擊而形成的環形的凹坑。直徑超過4公裡的隕石坑中心可能會形成中心錐。
丹尼爾·莫羅·巴林傑(Daniel Moreau Barringer,1860年5月25日-1929年11月30日)是一位美國(礦老闆)地質學家,以確認隕石撞擊地球而形成撞擊坑的第一人而聞名。
巴林傑於1879年19歲時畢業於普林斯頓大學,1882年畢業於賓夕法尼亞大學法學院,之後他在哈佛大學和維吉尼亞大學分別攻讀地質學和礦物學。1892年巴林傑和他的朋友小理查·亞歷山大·福勒頓·彭羅斯(R. A. F. Penrose, Jr.)等人購買了一個位於亞利桑那州科奇斯縣的金礦和銀礦,之後巴林傑在皮爾斯發現另一個銀礦。巴林傑因為採礦而成為富豪。
巴林傑隕石坑
1902年巴林傑聽到一個消息說在位於亞利桑那州弗拉格斯塔夫東部約40英裡的戈壁中有一個直徑1.5公裡的大坑,由於周邊高出地面40米當時被稱為庫恩山,早在1891年,地質學家格羅夫·卡爾·吉爾伯特就對成因做出了研究。吉爾伯特當時已經假設它的形成是因為氣體爆炸或受到天外物體撞擊的結果,但在當地進行實驗後吉爾伯特的結論卻認為它可能不是撞擊事件造成,只可能是什麼東西爆炸的產物。儘管在吉爾伯特的總結中提到在隕石坑周圍有數千個小顆粒的「隕石粒子」存在。
巴林傑聽說了隕石坑和隕石中的鐵存在的消息以後,他開始相信該撞擊坑是因為隕石撞擊形成的。從科研和商業目的考量,巴林傑因此成立了標準鋼鐵公司(Standard Iron Company)在隕石坑進行隕石鐵的開採,並假設隕石一定埋在地表之下。該公司在1903到1905年之間在隕石坑周圍進行鑽探調查,並得到當地是因為一次猛烈撞擊而形成的結論。但是卻並沒有找到那塊想像中的巨大隕鐵。1906年,巴林傑和他的夥伴,數學家和物理學家班傑明·丘·提爾曼向美國地質調查局發表了巴林傑隕石坑形成的撞擊理論相關證據第一篇論文。該篇論文被發表在《費城自然科學學院會議記錄》(Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia)。
在巴林傑隕石坑的開採工作持續到1929年因為沒有找到1000萬公噸的隕石而中止,而巴林傑則堅信該隕石就埋藏在深處。當時天文學家福雷斯特·雷·莫爾頓(Forest Ray Moulton)通過計算隕石撞擊時釋放的能量後提出了隕石在撞到地表後最可能氣化的結論。而此時巴林傑在隕石坑開採隕鐵的花費已經超過了60萬美金,由於一無所獲導致他幾乎破產。
最終,巴林傑於1929年11月30日閱讀了一篇巴林傑隕石坑當地找不到隕石鐵的極具說服力文章後氣急敗壞,導致心臟病發逝世。當時科學界對這個坑的成因依然保持謹慎的態度,但是由於巴林傑的研究基礎,最終證實了他的結論,其中最著名的是1960年代尤金·舒梅克的相關研究。
美國亞利桑那大學科學家傑伊.梅洛詩教授說,巴林傑隕石坑是地球上第一個被確認的隕石坑。過去科學家估計,這塊隕石撞擊地面的速度為每秒鐘15公裡到20公裡,但是令科學家 長期不能解釋的是,在這樣高速的撞擊下,隕石坑周圍找不到本應該出現的熔化了的巖石痕跡。梅洛詩教授與英國倫敦帝國大學的科學家加雷思.科林斯使用數學模型進行隕石撞擊地球的計算,澄清了以下四個問題:
第一,他們發現形成巴林傑隕石坑的天外來客是一顆初始重量為30萬噸、直徑為40米的巖石。
第二,在進入大氣後到達 14公裡高度時,該巖石的一半粉碎為碎片,而另一半保持完整,並以大約每秒鐘12公裡的速度墜向地面。
第三,計算發現,所形成的碎片逐漸擴展,在5公裡高度形成了一個直徑為200米的巖石碎片雲,形狀如同一塊大烙餅。
第四,雖然隕石每秒鐘12公裡的速度並不算是很低,但卻不足以導致巖石熔化。
中國的隕石坑
2010年7月,國際權威學術期刊《地球與行星科學通訊》(Earth and Planetary Science Letters)發表了陳鳴博士等人有關岫巖隕石坑中柯石英發現的論文。這意味著,中國境內首個被嚴格科學證實的隕石坑獲得了國際科學界的肯定。
2009年11月,陳鳴和他的研究小組,在位於遼東半島北部的岫巖滿族自治縣蘇子溝鎮丘陵山區一個環狀地質構造中,發現了大量超高壓礦物柯石英。大量超高壓礦物柯石英的發現為該坑的撞擊起源提供了確鑿證據。這不是中國第一次發現疑似隕石坑,但這是第一次被科學地證實的隕石坑。
按說我國幅員遼闊,國土面積廣大,被地外天體擊中的可能性自然很高。全國各地未經證實的疑似隕石坑也很多,但是為什麼能確認的這麼少呢?中國的國土是由很多小型的板塊拼接而成,而且構造活動非常活躍,在很久以前發生的隕石撞擊形成的撞擊坑,會因強烈的構造運動而消失或變形,因此在我國發現的隕石坑很少,我國第一個被確認的隕石坑岫巖隕石坑,形成年齡也才5萬年,是較年輕的隕石坑,還未隨構造運動而消失。
而早前丹麥與格陵蘭地質調查(GEUS)國際小組最近報導,他們在西格陵蘭馬尼伊特索克附近發現的超過100公裡寬的隕石坑,經鑑定是30億年前一顆大質量小行星或彗星撞擊地球造成的。這是迄今已知的地球上最古老的一次撞擊,比以往認定的最古老隕石坑要早10億年。
中國其他未經國際認定的隕石坑
在我國疑似的隕石坑還有,位於內蒙古錫林郭勒盟的多倫環,被認為是石質或者冰隕爆炸後產生的,如果被證實,將成為目前發現的我國最大隕石坑。
海南白沙隕石坑,位於白沙黎族自治縣城東面的白沙農場境內,距縣城6公裡。據研究估計是距今70萬年前一顆小行墜落此處爆炸形成,直徑3.7公裡,目前坑唇牆形成完好,海南著名的白沙綠茶便產於此地。
雲南祿豐中山隕石坑(也叫川街隕石坑),中山隕石坑位於雲南省楚雄彝族自治州祿豐縣川街鄉(即現在的恐龍山鎮)境內,東西寬約3公裡,南北長約10公裡,直徑達4000米,周圍環形山海拔1700~1800多米,最高峰1865米,隕石天坑環形山內坑的總面積約13平方公裡。祿豐地區豐富的恐龍遺蹟資源據推測就是由於一顆行星撞擊古老的祿豐地區淺海導致的突發性災難事件導致的。
被砸出來的自豪感
在新冠疫情讓韓國社會陷入一種沉悶的時刻時,韓國地質資源研究院近日表示,位於東南部的慶尚南道陝川郡的一個盆地,經證實確認是5萬年前形成的隕石坑,也是韓國首次發現隕石坑。這一消息一出,似乎讓韓國國內有了一點活力。網友紛紛對該信息留言。
「哇,韓國也有隕石坑了,真是偉大的發現!」
「這是很好的事情啊,希望可以發現更多!」
「是不是可以去申請地質文化遺產?」
位於陝川郡的草赤中草溪盆地直徑7公裡,研究團體在今年1月起,於盆地進行沉積物分析,發現了由隕石撞擊特有的衝擊波,所造成的礦物及巖石變形的證據,例如礦物擊變面狀葉理和錐形巖石結構。團隊又將湖底的沉積物進行碳14測試鑑定年份,推測出隕石撞擊發生在約5萬年前,當時的隕石坑直徑為4公裡,而隕石的直徑約為200米。
有韓國媒體對此大做文章表示,韓國此前多次發現有隕石撞擊的痕跡,但一直未有找到關鍵證據,這次是韓國首個發現,亦是東亞地區除中國外發現的第二個隕石坑!(一種被砸的自豪感油然而生)
梵觀點:這麼小的目標被隕石擊中的確挺難得的,恭喜,恭喜,祝申遺成功!