孙坦 “天外来客”陨石的脚印

 孙坦  “天外来客”陨石的脚印

 

 

   直径320公里

 

   有关专家估计，30亿年以来，“天外来客”陨石在地球上砸成的直径大于0.8公里的陨石坑达15万个以上，其中直径超过10公里的3000多个，而直径为30公里或更大一些的陨石坑为200个左右。

    加拿大地质学家F.格雷夫指出：至今，在地球表面已经识别出的陨石冲击坑有130个之多，其年龄自20亿年到近代不等。在这130个陨石坑中，有地表显示和隐埋于地下的差不多各占一半，绝大多数发现于北美和欧洲。现在发现陨石坑的速度是每年大约5个，随着研究工作的不断扩大，这个速度还可能加快。美国宇航局的C.伍德预计，在勘察程度较低的南半球很可能发现10个以上有地表显示、直径大于20公里且年龄小于1.2亿年的大陨石坑。

   已知的陨石坑的直径从几米到320公里不等。中心点位于捷克首都布拉格附近的“布拉格盆地”陨坑最大，直径为320公里。其次是加拿大的萨德伯里陨坑和南非的弗里德堡陨坑，两者直径均为140公里。再其次是西伯利亚的波皮盖陨坑和加拿大的马尼夸根陨坑，直径皆为100公里。

   巨型陨石以每秒15至20公里的宇宙速度坠落于地球表面时，冲击波压力及携带的能量都是无比巨大的。据估计，地球表面每年释放的总能量（包括火山喷发及地震等）平均为10²⁸尔格，而坠落在加拿大萨德伯里的一颗直径达8公里的陨石，在爆炸时所释放的能量达2x10³⁰尔格，即相当地球表面在200年内释放的全部能量。一般火山爆发只有几百个大气压，而这颗陨石的冲击波压力为数百万个大气压。陨石体积愈大，陨石坑的形态就愈复杂。直径小于2公里的，通常呈简单的碗状；而在2—30公里之间的，在碗口内出现一中心隆起；直径在30公里以上的，则在陨坑周围出现多个同心环带，如加拿大的玛尼夸根就属于此类。

 

   比全年的地震强烈千百倍

 

   巨型陨石坠落在地球上，可造成无比奇伟的状景。近年来，加拿大和美国的地质学家在马尼夸根陨坑采集了上千个岩样。通过岩石结构和组分分析以及重、磁力测量，他们对该陨坑的形成过程作了这样的恢复：大约在2.14亿年以前，一个直径约6公里的陨星带着明彻天空的火光，伴随着震撼大地的轰响，以每秒17公里的速度坠入地球。在与地面发生冲击的几秒钟内，冲击波以几百万个大气压使靶区物质一部分被蒸发掉，一部分被抛撒出去，形成一个深约9公里、直径约50公里的巨型深坑。几乎在同一时间内由于瞬时的绝热挤压作用，离爆炸中心8公里的范围内，岩石发生熔化。炽热的岩浆以每秒几公里的流速在扩大着的坑内流动，并将周围发生变形的岩石碎块夹带进去。在几分钟内，这些有大量捕掳体的熔岩流，在陨坑的上部形成厚300米以上的覆盖层。与此同时，陨坑边缘的不稳定岩层出现相变、变形和破碎，发生下沉，使得坑底升高，形成一中心隆起。

   加拿大的格雷夫说，产生马尼夸根陨坑的冲击能量相当于一年内发生的所有地震集中在地球表面一点上的能量的100—1000倍，并且仅在几分钟内便释放完了。

   巨型陨石落入海洋时的自然景观，根据计算可作一般推想。造成德国里埃斯陨坑的陨星在地表爆炸时所释放的能量为1.2 x 2 x10²⁸ 尔格。这个能量能使大约20立方公里的水蒸发掉。急剧蒸腾的水汽像原子弹爆炸时的蘑菇云，层层叠卷着冲向天空，在与大气中的冷空气相遇后，便可造成难以想象的灾难性降雨。另外，巨型陨石在海水中爆炸时，可掀起高达3公里的冲天巨涛。

 

   极其严重的影响

 

    巨陨石的坠落，会对我们的地球产生不小的影响。研究这些影响，有着重大的科学意义和实际意义。                                 

   有人想象，20亿～30亿年前巨型陨石对地球频繁而又猛烈地轰击可能加速了地球表面的连续运动（即今天所称的板块构造运动），它们在地球表面造成的巨大陨坑可能就是现今洋盆和陆地区分的开始。还有人想象，这种直径在几公里至几十公里乃至100公里以上的巨陨石对地球表面的猛烈撞击，可使地球的旋转轴和运行角速度发生改变，直接导致了地球上气候的突变及昼夜时间的变化。

   新灾变说的代表美国的阿尔瓦雷斯曾指出，在距今6500万年的白垩纪末期，曾有一直径5—10公里的地外空间小星体与地球撞击，发生爆炸，向空间抛放了巨量的尘埃，致使形成厚厚的一层天幕，昏天黑地达数月之久，严重破坏了地表生物圈，造成植物不能进行光合作用而大量死亡，繁衍于当时的恐龙类及其它爬行动物因食物链中断而大量灭绝。有人更进一步设想，在地外星体与地球相撞的同时，还产生了巨大的热效应：地面气温在有的地方因天空出现保护屏蔽而猛降，在有的地方因造成温室效应而猛升。另外，巨陨石撞击还造成猛烈的冲击波、酸雨和海洋污染。所有这些足可以在短时间内造成白垩纪末期近乎全部生物大灭亡的悲剧。

   巨陨石坠落地表，可使岩石发生一种特殊的冲击作用。其特点是：速度极快（在10^-6 —— 10⁰ 秒内就可以完成），超高压（数万至数百万个大气压），温度极高（2000——4000 ⁰ C）。而一般发生变质作用所需时间为10³ —10⁹年，压力在数万个大气压以内，温度在1200 ⁰ C以下。在陨坑内，可见有爆炸角砾岩、锥状破碎岩块和冲击造成的某些特殊矿物，如密度很大的石英变种——柯石英、超石英以及由石墨转变成的金刚石等。冲击变质作用的程度自坑口中心向外依次变弱：在中心部位，全岩可发生玻璃化，而在最外部，岩石在低温下仅发生某种损害。研究陨石的冲击变质作用可启发我们通过采用人工强烈爆炸法测定某些地球物理参数（压力和密度），促使我们对地球内部物质性质的认识。

   世界最大的铜镍矿产地之一，加拿大萨德伯里矿区的矿化作用，被认为是与岩浆活动有关。南非弗里德堡地区的铀矿成因也被解释是巨陨石砸入地下，炽热岩浆将深部的铀矿带到地表。此外，陆地受到冲击后产生的大量断裂会利于油气的运移和聚集。目前，国外已发现了好几个与陨坑有关的油气田，如位于美国北达科他州境内的红翼河油田、位于加拿大喀彻温省境内的维尤菲尔德油田和位于墨西哥湾盆地的莱斯—兰奇气田等。不久的将来，人类将在陨石爆炸的启发下采用原子爆炸的方法，开采大型低品位矿床，建立大规模的地下储库。

巨型陨坑的研究是一个新领域，目前在美国和加拿大已发展成为一门边缘学科，受到人们愈来愈多的注意。

 

原载于《知识就是力量》杂志（1992年第9期）