“天外來客” 隕石的腳印

繆國平

直徑320千米

有關專家估計，30億年以來，“天外來客”隕石在地球上砸成的直徑大于0.8千米的隕坑達15萬個以上，其中直徑超過10千米的隕坑有3000多個，而直徑超過30千米的隕坑有200個左右。

加拿大地質學家F·格雷夫指出：至今，在地球表面已識別出的隕石沖擊坑有130個之多。在這130個隕坑中，有地表顯示的和隱埋于地下的差不多各占一半，它們絕大多數被發現于北美和歐洲。現在，人們平均每年發現隕坑5個左右，隨著研究工作的擴大，人們每年發現的隕坑的數量還可能會增加。美國宇航局的C·伍德預計，在勘查程度較低的南半球很可能發現10個以上有地表顯示、直徑大于20千米且年齡小于1.2億年的大隕坑。

已知的隕坑的直徑從幾米到320千米不等。中心點位于捷克首都布拉格附近的“布拉格盆地”隕坑最大，直徑為320千米。其次是加拿大的薩德伯里隕坑和南非的弗里德堡隕坑，兩者直徑均為140千米。再其次是西伯利亞的波皮蓋隕坑和加拿大的馬尼夸根隕坑，直徑均為100千米。

巨型隕石以每秒15千米至20千米的速度墜落于地球表面時，沖擊波壓力及攜帶的能量都是無比巨大的。據估計，地球表面每年釋放的總能量（包括火山噴發及地震等）平均為1028爾格，而墜落在加拿大薩伯里的一顆直徑達8千米的隕石，在爆炸時所釋放的能量達2×1030爾格，相當地球表面在200年內釋放的全部能量。一般火山爆發的壓力只有幾百個大氣壓，而這顆隕石的沖擊波壓力為數百萬個大氣壓。隕石體積愈大，隕坑的形態就愈復雜。直徑小于2千米的隕坑，通常呈簡單的碗狀;而直徑在2千米～30千米之間的隕坑，在碗口內出現一中心隆起;直徑在30千米以上的隕坑，周圍則會出現多個同心環帶，如加拿大的馬尼夸根隕坑就屬此類。

比全年的地震強烈千百倍

近年來，加拿大和美國的地學家在馬尼夸根隕坑采集了上千個巖樣。通過巖石結構和組分分析以及重、磁力測量，他們對該隕坑的形成過程做了這樣的恢復：大約在2.14億年以前，一個直徑約6千米的隕星帶著明徹天空的火光，伴隨著震撼大地的轟響，以每秒17千米的速度墜入地球。在與地面發生沖擊的幾秒鐘內，沖擊波達幾百萬個大氣壓，使靶區物質一部分被蒸發掉，一部分被拋撒出去，形成一個深約9千米、直徑約50千米的巨型深坑。幾乎在同一時間內，由于瞬時的絕熱擠壓作用，離爆炸中心8千米的范圍內，巖石發生熔化。熾熱的巖漿以每秒幾千米的流速在坑內流動，并將周圍發生變形的巖石碎塊夾帶進去。在幾分鐘內，這些有大量捕虜體的熔巖流，在隕坑的上部形成厚300米以上的覆蓋層。與此同時，隕坑邊緣的不穩定巖層出現相變、形變和破碎，發生下沉，使得坑底升高，形成一中心隆起。

加拿大的格雷夫認為，產生馬尼夸根隕坑的沖擊能量相當于一年內發生的所有地震集中在地球表面一點上的能量的100倍至1000倍，并且僅在幾分鐘內便釋放完了。

影響極其嚴重

巨隕石的墜落，會對我們的地球產生不小的影響。研究這些影響，有著重大的科學意義和實際意義。

有人想象，二三十億年前巨隕石對地球頻繁而又猛烈的轟擊，可能加速了地球表面的連續運動（即今天所稱的板塊構造運動），它們在地球表面造成的巨大隕坑可能就是現今洋盆和陸地區分的開始。還有人想象，這種直徑在幾千米至幾十千米乃至100千米以上的巨隕石對地球表面的猛烈撞擊，可使地球的旋轉軸和運行角速度發生改變，直接導致地球上氣候的突變及晝夜時間的變化。

“新災變說”的代表美國加州大學伯克利分校的阿爾瓦雷斯曾指出，在距今6500萬年的白堊紀末期，曾有一直徑在5千米至10千米之間的外地小星體與地球撞擊，發生爆炸，向天空拋放了巨量的塵埃，形成了厚厚的一層天幕，昏天黑地達數月之久，嚴重破壞了生物圈，造成植物不能進行光合作用而大量死亡，恐龍及其他爬行動物因食物鏈中斷而大規模滅絕。有人進一步設想，在地外星體與地球相撞的同時，還產生了巨大的熱效應：地面氣溫在有的地方因天空出現保護屏蔽而猛降，在有的地方因造成溫室效應而猛升。另外，巨隕石撞擊還造成猛烈的沖擊波、酸雨和海洋污染。所有這些足可在短時間內造成白堊紀末期近乎全部生物大滅亡的悲劇。

巨隕石墜落地表，可使巖石發生一種特殊的沖擊變質作用。其特點是速度極快，超高壓（數萬至數百萬個大氣壓），溫度極高（2000℃～4000℃）。而一般發生變質作用所需時間為103年至109年，壓力在數萬個大氣壓以內，溫度在1200℃以下。在隕坑內，可見有爆炸角礫巖、錐狀破碎巖塊和沖擊造成的某些特殊礦物，如密度很大的石英變種——柯石英、超石英以及由石墨轉變成的金剛石等。沖擊變質作用的程度自坑口中心向外依次變弱：在中心部位，全巖可發生玻璃化，而在最外部，巖石在低溫低壓下僅發生某種損壞。研究隕石的沖擊變質作用可啟發我們通過采用人工強烈爆炸法測定某些地球物理參數（壓力和密度），促進我們對地球內部物質性質的認識。

世界最大銅鎳礦產地之一，加拿大薩德伯里礦區的礦化作用，被認為是與巖漿活動有關。南非弗里德堡地區的鈾礦成因也被解釋是巨隕石砸入地下，熾熱巖漿將深部的鈾礦帶到地表。此外，陸地受到沖擊后產生的大量斷裂有利于油氣的運移和聚集。目前，國外已發現了好幾個與隕坑有關的油氣田，如位于美國北達科他州境內的紅翼河油田、位于加拿大斯喀徹溫省境內的維尤菲爾德油田等。不久的將來，人類將在隕石爆炸的啟發下采用原子爆炸的方怯，開采大型低品位礦床，建立大規模的地下儲庫。

巨型隕坑的研究是一個新領域，目前在美國和加拿大已發展成為一門邊緣學科，受到人們愈來愈多的關注。