










我們的地球,自誕生以來就不斷遭受著“天外來客”的拜訪。“小行星撞地球”的威脅,從沒真正消失過。

雖然隕石經常“光顧”地球,但撞擊事件的直接產物——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現了大約200個。那么你肯定會關心,我們中國境內已經發現了多少個隕石坑?在21世紀前,答案是沒有。在大約十年前,答案是1個。而現在,這個數字是3。
陳鳴研究團隊在2023年9月發表論文,確認位于吉林省通化市白雞峰國家森林公園的一個圓形凹陷,其實是一個小天體撞擊形成的隕石坑——這是目前在我國境內發現的第三個隕石坑。
另外兩個,一個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活動和動植物活動,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。從某種角度來說,尋找地球上的古老隕石坑,是一件更有挑戰性但也更有趣味的事——我們有時能從史書、文學典籍甚至是傳說中找到線索。
白雞峰國家森林公園得名于園內的兩座高峰:前白雞峰和后白雞峰。據當地林業局介紹,相傳幾千年前,外星隕石落于園內兩座峰上,石質堅硬,銀白如雪,又因兩山形如雞狀,故得名白雞峰。
陳鳴團隊的研究則證實了,這個傳說并不完全是杜撰:很久以前,一顆小天體高速撞在了此處,形成了一個直徑約1.4千米的隕石坑。只不過,很可能不是“隕石落在了兩座峰上”,而是撞擊帶來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。

為什么地球在太陽系里倍受“眷顧”,很少被“坑”呢?原因主要有幾個:首先,木星是我們的“守護神”,木星的質量非常大,達到太陽系其他七大行星總質量的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”,一些小隕石在穿過大氣層時,還沒來得及落地,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,那些沒被完全燒毀的隕石也有很大概率掉進海里;最后,即使有巨大的隕石砸在地面上形成隕石坑,也會因為地球上的各種地質活動(板塊構造、火山、地震、流水、風化侵蝕等),而逐年被“擦掉”。因此,大部分年齡老、規模小的隕石坑都早已消失殆盡,小部分隕石坑雖然還在,但也很難被發現。
你也許會問,這有什么難的?尋找隕石坑,不就是找幾千米甚至上百千米的大坑嗎?這就有點兒天真了。科學家推測,中生代末期恐龍滅絕,就是因為地球被一顆直徑10千米左右的小行星砸中,引發了全球的海嘯和火山爆發,直接改變了氣候環境。而那次撞擊產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70年代,科學家才確認了這個位置,因為隕石坑早就被淺海形成的石灰巖沉積填充,經歷各種地質侵蝕,肉眼已經很難再辨別隕石坑原有的輪廓了。所以說,地球上絕對不止這190多個隕石坑,只是問題在于——如何找到它們,并確定它真的是隕石坑。

以新發現的白雞峰隕石坑為例,來看看鑒定隕石坑的艱辛歷程吧。從航拍影像上來看,它并不算是個很圓的坑。但是,圓不圓這種事對于地球隕石坑的判定來說不重要。受不同地質構造情況的制約,形成不圓的隕石坑可一點兒都不稀奇。最典型的例子當數直徑1.2千米的巴林杰隕石坑,它幾乎是個方形。
那重要的判定依據是什么呢?是巖石在短時間內迅速受到高溫高壓沖擊作用的痕跡!
這些痕跡中,最常見的就是震裂錐(shattercone)了。這是一種比較典型的小天體撞擊或者核爆破的產物。巖石在受到2~30GPa(吉帕,1吉帕等于109帕斯卡)的壓強之下可能會形成這種錐狀發散的線條,是一種宏觀的、肉眼可以識別的撞擊地貌。

還有一些常見的巖石沖擊變質產物可以作參考,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生過高壓撞擊的輔證,而非確切證據。
最關鍵的證據是一種叫作面狀變形構造(Planardeformationfeatures,簡稱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,會使石英或長石等硅酸鹽礦物晶粒中產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。這是一種只可能出現在高壓沖擊作用現場的產物,也是目前地球上判定一個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到面狀變形構造之后,才被正式認證為隕石坑的。
這次當然也不例外。敢說“確認發現”,毫無疑問,陳鳴團隊通過地質考察和取樣,確實在白雞峰隕石坑的巖石中發現了面狀變形構造。


至于白雞峰隕石坑的形成時間,目前還缺乏更為細致的放射性定年結論,但有一些地質學上的證據可以作為參考:
第一,白雞峰的花崗巖基底形成于1.72億~1.5億年前,因此白雞峰撞擊時間應當發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,保存狀態較好,表明該撞擊結構很年輕,尚未受到太久的地質侵蝕。




第三,與依蘭隕石坑對比,兩個隕石坑均形成于溫帶大陸性季風氣候區,也都被植被覆蓋,但依蘭隕石坑的花崗巖基底形成于4.9萬年前,坑緣附近的濺射物碎石已被嚴重侵蝕。相比之下,保存更為完好的白雞峰隕石坑,形成年代至少不會和依蘭隕石坑相差太多。
事實上,目前中國單位陸地面積上發現的撞擊坑密度遠低于世界平均水平,這意味著,還有更多“隱藏”的撞擊坑尚未被發現和確認。這注定是一件非常費時費力,卻常常會失敗的工作,因為不是所有圓形凹陷結構都是隕石坑。但每個歷經艱辛終得認證的隕石坑,經歷了數萬年時間的沉淀,是那么迷人。相信在科學家的不斷探索下,不久的將來會有更多隕石坑被找到。