我們的地球,自誕生以來(lái)就不斷遭受著“天外來(lái)客”的拜訪?!靶⌒行亲驳厍颉钡耐{,從沒(méi)真正消失過(guò)。
雖然隕石經(jīng)常“光顧”地球,但撞擊事件的直接產(chǎn)物——隕石坑(或者叫“撞擊坑”),在地球上留下的并不多,迄今為止人類也就發(fā)現(xiàn)了大約200個(gè)。那么你肯定會(huì)關(guān)心,我們中國(guó)境內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了多少個(gè)隕石坑?在21世紀(jì)前,答案是沒(méi)有。在大約十年前,答案是1個(gè)。而現(xiàn)在,這個(gè)數(shù)字是3。
陳鳴研究團(tuán)隊(duì)在2023年9月發(fā)表論文,確認(rèn)位于吉林省通化市白雞峰國(guó)家森林公園的一個(gè)圓形凹陷,其實(shí)是一個(gè)小天體撞擊形成的隕石坑——這是目前在我國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第三個(gè)隕石坑。
另外兩個(gè),一個(gè)是位于遼寧省鞍山市的岫(xiù)巖隕石坑,直徑約1.8千米;一個(gè)是位于黑龍江省哈爾濱市依蘭縣的依蘭隕石坑,直徑約1.85千米。
不同于近乎“死寂”的月球,地球上至今仍有各種活躍的地質(zhì)活動(dòng)和動(dòng)植物活動(dòng),因此地球上形成的隕石坑更容易被歲月抹去,難以尋找和確認(rèn)。從某種角度來(lái)說(shuō),尋找地球上的古老隕石坑,是一件更有挑戰(zhàn)性但也更有趣味的事——我們有時(shí)能從史書(shū)、文學(xué)典籍甚至是傳說(shuō)中找到線索。
白雞峰國(guó)家森林公園得名于園內(nèi)的兩座高峰:前白雞峰和后白雞峰。據(jù)當(dāng)?shù)亓謽I(yè)局介紹,相傳幾千年前,外星隕石落于園內(nèi)兩座峰上,石質(zhì)堅(jiān)硬,銀白如雪,又因兩山形如雞狀,故得名白雞峰。
陳鳴團(tuán)隊(duì)的研究則證實(shí)了,這個(gè)傳說(shuō)并不完全是杜撰:很久以前,一顆小天體高速撞在了此處,形成了一個(gè)直徑約1.4千米的隕石坑。只不過(guò),很可能不是“隕石落在了兩座峰上”,而是撞擊帶來(lái)的沖擊波改變了此處原本的地形,才形成了前后兩座白雞峰。
為什么地球在太陽(yáng)系里倍受“眷顧”,很少被“坑”呢?原因主要有幾個(gè):首先,木星是我們的“守護(hù)神”,木星的質(zhì)量非常大,達(dá)到太陽(yáng)系其他七大行星總質(zhì)量的2.5倍,因此它的引力也非常大,可以將一些飛向地球的小天體吸引過(guò)去,從而讓這些小天體不光臨地球;其次,地球大氣層也是我們的“金鐘罩”,一些小隕石在穿過(guò)大氣層時(shí),還沒(méi)來(lái)得及落地,就化作“流星”被燒完了;再次,由于地球表面的大部分都被海洋覆蓋,那些沒(méi)被完全燒毀的隕石也有很大概率掉進(jìn)海里;最后,即使有巨大的隕石砸在地面上形成隕石坑,也會(huì)因?yàn)榈厍蛏系母鞣N地質(zhì)活動(dòng)(板塊構(gòu)造、火山、地震、流水、風(fēng)化侵蝕等),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,小部分隕石坑雖然還在,但也很難被發(fā)現(xiàn)。
你也許會(huì)問(wèn),這有什么難的?尋找隕石坑,不就是找?guī)浊咨踔辽习偾椎拇罂訂??這就有點(diǎn)兒天真了。科學(xué)家推測(cè),中生代末期恐龍滅絕,就是因?yàn)榈厍虮灰活w直徑10千米左右的小行星砸中,引發(fā)了全球的海嘯和火山爆發(fā),直接改變了氣候環(huán)境。而那次撞擊產(chǎn)生的隕石坑就在今天的墨西哥尤卡坦半島上,直徑有180千米。但直到20世紀(jì)70年代,科學(xué)家才確認(rèn)了這個(gè)位置,因?yàn)殡E石坑早就被淺海形成的石灰?guī)r沉積填充,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(shuō),地球上絕對(duì)不止這190多個(gè)隕石坑,只是問(wèn)題在于——如何找到它們,并確定它真的是隕石坑。
以新發(fā)現(xiàn)的白雞峰隕石坑為例,來(lái)看看鑒定隕石坑的艱辛歷程吧。從航拍影像上來(lái)看,它并不算是個(gè)很圓的坑。但是,圓不圓這種事對(duì)于地球隕石坑的判定來(lái)說(shuō)不重要。受不同地質(zhì)構(gòu)造情況的制約,形成不圓的隕石坑可一點(diǎn)兒都不稀奇。最典型的例子當(dāng)數(shù)直徑1.2千米的巴林杰隕石坑,它幾乎是個(gè)方形。
那重要的判定依據(jù)是什么呢?是巖石在短時(shí)間內(nèi)迅速受到高溫高壓沖擊作用的痕跡!
這些痕跡中,最常見(jiàn)的就是震裂錐(shattercone)了。這是一種比較典型的小天體撞擊或者核爆破的產(chǎn)物。巖石在受到2~30GPa(吉帕,1吉帕等于109帕斯卡)的壓強(qiáng)之下可能會(huì)形成這種錐狀發(fā)散的線條,是一種宏觀的、肉眼可以識(shí)別的撞擊地貌。
還有一些常見(jiàn)的巖石沖擊變質(zhì)產(chǎn)物可以作參考,例如柯石英、斯石英、微粒鉆石等,但這些通通只能作為此處發(fā)生過(guò)高壓撞擊的輔證,而非確切證據(jù)。
最關(guān)鍵的證據(jù)是一種叫作面狀變形構(gòu)造(Planardeformationfeatures,簡(jiǎn)稱PDFs)的特征。這是一種微觀特征,需要在顯微鏡下才能看到。隕石撞擊引起的高壓沖擊作用,會(huì)使石英或長(zhǎng)石等硅酸鹽礦物晶粒中產(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微米量級(jí)。這是一種只可能出現(xiàn)在高壓沖擊作用現(xiàn)場(chǎng)的產(chǎn)物,也是目前地球上判定一個(gè)坑是不是隕石坑最重要的鐵證。岫巖隕石坑和依蘭隕石坑都是在探測(cè)到面狀變形構(gòu)造之后,才被正式認(rèn)證為隕石坑的。
這次當(dāng)然也不例外。敢說(shuō)“確認(rèn)發(fā)現(xiàn)”,毫無(wú)疑問(wèn),陳鳴團(tuán)隊(duì)通過(guò)地質(zhì)考察和取樣,確實(shí)在白雞峰隕石坑的巖石中發(fā)現(xiàn)了面狀變形構(gòu)造。
至于白雞峰隕石坑的形成時(shí)間,目前還缺乏更為細(xì)致的放射性定年結(jié)論,但有一些地質(zhì)學(xué)上的證據(jù)可以作為參考:
第一,白雞峰的花崗巖基底形成于1.72億~1.5億年前,因此白雞峰撞擊時(shí)間應(yīng)當(dāng)發(fā)生于這些花崗巖形成之后。
第二,撞擊坑緣覆蓋的濺射物巖石碎屑邊緣銳利,保存狀態(tài)較好,表明該撞擊結(jié)構(gòu)很年輕,尚未受到太久的地質(zhì)侵蝕。
第三,與依蘭隕石坑對(duì)比,兩個(gè)隕石坑均形成于溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),也都被植被覆蓋,但依蘭隕石坑的花崗巖基底形成于4.9萬(wàn)年前,坑緣附近的濺射物碎石已被嚴(yán)重侵蝕。相比之下,保存更為完好的白雞峰隕石坑,形成年代至少不會(huì)和依蘭隕石坑相差太多。
事實(shí)上,目前中國(guó)單位陸地面積上發(fā)現(xiàn)的撞擊坑密度遠(yuǎn)低于世界平均水平,這意味著,還有更多“隱藏”的撞擊坑尚未被發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)。這注定是一件非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力,卻常常會(huì)失敗的工作,因?yàn)椴皇撬袌A形凹陷結(jié)構(gòu)都是隕石坑。但每個(gè)歷經(jīng)艱辛終得認(rèn)證的隕石坑,經(jīng)歷了數(shù)萬(wàn)年時(shí)間的沉淀,是那么迷人。相信在科學(xué)家的不斷探索下,不久的將來(lái)會(huì)有更多隕石坑被找到。