依蘭隕石坑:4.9萬年前,一顆直徑100米的隕石砸在了我國境內

2022年09月05日11:55:28 科學 1111

人類對於任何來自於外星的東西都很感興趣,就算是不會說話的「石頭」也具備巨大的吸引力,人們甚至將隕石撞擊地球之後所形成的大坑比作為「吻痕」,認為它就是蹉跎歲月的最佳見證者

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神秘天外來物留給人類的隕石坑

而我們今天要說的,便是在4.9萬年以前,一顆直徑為100米的隕石砸在了我國境內,形成的巨大隕石坑。那麼,現在那裡怎麼樣了呢?

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衛星地圖下的巨大隕石坑

年輕的依蘭隕石坑

首先咱們先來了解一下隕石坑的分類。

由於地球的隕石坑數量實在是有限,所以科學家在確定隕石坑分類標準的時候還以月球、火星等地作為參考,將隕石坑劃為了三種,分別是簡單坑、複雜坑和多環盆地

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隕石坑的三種類型

這三者的規模和外貌都有著明顯的差異

簡單坑直徑小於4千米,剖面看起來和碗的形狀差不多,比較符合大家對隕石坑的設想。複雜坑深度和直徑的比值比較小,直徑比簡單坑大幾倍,但是整體看起來更為平坦。至於多環盆地也叫做巨型隕石坑,其直徑大於100千米,在地球上極為稀有。

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月球上的多環盆地

那麼,咱們今天所說的這個由百米隕石撞擊而成的隕石坑,屬於哪一種呢?

這個隕石坑位於我國東北地區黑龍江省哈爾濱市依蘭縣境內,處在小興安嶺西南部的邊緣地帶,絕大部分都被白樺林覆蓋了。

從這個隕石坑的直徑來看,它的直徑只有1.85千米,剖面是明顯的碗狀,這都符合簡單坑的特徵。

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隕石撞擊遺迹依蘭隕石坑

資料顯示,依蘭隕石坑的大部分坑緣保存狀態都很好,並且坑內還曾發育成過湖泊。科學家根據坑底的土壤和湖泊相沉積物的碳十四年齡分析,得出了湖泊消失應該是在距今11.14-8.34千年以前

在不少人眼中,簡單坑沒什麼好研究的,但是這個簡單坑卻是我國目前發現並得到國際學術界認可的第二個隕石坑,所以它對於我們而言有著非凡的意義。

並且根據我國科學家的實地考察研究,還得出了一個結論,那就是依蘭隕石坑個頭不大,卻十分的「年輕」

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依蘭隕石坑附近等高線地圖

科學家認為導致依蘭隕石坑形成的撞擊發生在4.9萬年以前,這個天外來客的直徑大約為100米。而根據已有隕石坑的年代,以及大小對比等數據來看,依蘭隕石撞擊事件確實算得上是地球近十萬年來,發生的規模最為巨大的撞擊事件了。

那時人類的祖先已經進入了石器時代,並且可能已經進入了依蘭地區生活。因此,雖然沒有文字等記錄的記載,但是這些人類祖先極有可能目睹了這次撞擊事件,並且還受到了撞擊事件的影響

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「月牙形」的依蘭隕石坑

不過,當我們將時間拉回4.9萬年之後的現代,再重回依蘭縣去看這個隕石坑,其實已經很難直接看出它的輪廓。畢竟還是有小部分坑緣在時間的摧殘之下,出現了缺失。

此外,由於這個區域的大地構造屬於東亞造山帶,所以自新元古代晚期開始,構造和岩漿活動都比較劇烈,所以依蘭隕石坑是處在白堊紀花崗岩的基岩之上的

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依蘭隕石坑地質結構示意圖

說到這兒,咱們在前文中提到了這裡有大面積的白樺林,事實上坑區當中除了有白樺林以外,局部地區還被開發成了耕地,其中種植著玉米和大豆。

在這種情況下,這個隕石為地球留下的「新鮮吻痕」存在感並不是那麼明顯。起碼在當地人的眼中,在科學家公布相關發現之前,大家就沒將其當成是隕石坑。

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一片綠意盎然的依蘭隕石坑

值得一提的是,科學家在根據依蘭隕石坑底部發現的衝擊形成的花崗岩質撞擊角礫岩之後,還試圖將其成坑過程進行復原。最終建立了相關的數值模型,得出了撞擊主角的隕石特徵以及成坑過程

成坑經過

科學家根據球形小行星垂直撞擊地面的情況,建立了二維軸對稱計算模型,並且為了記錄隕石坑內衝擊熔體的形成過程,還細分了許多追蹤點。在這種情況下,得出了依蘭隕石坑的形成條件

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隕石砸向地球的構想圖

首先,撞擊此處的隕石直徑約為100米,速度大約是15千米/秒,在這種情況下,成坑過程經歷了三個階段,分別是接觸與壓縮階段、開坑階段和後期調整階段

在接觸和壓縮階段時,以超高速進入地球的隕石接觸地表之後就開始向下侵入,並且在該區域形成了高溫高壓區,讓整個隕石坑的半徑和深度不斷變大。因此,並不是說隕石有多大,形成的隕石坑就是與之完全相同的,隕石坑的大小往往是隕石直接的1到2倍以上

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接觸和壓縮階段示意圖

在經過這一階段之後,就進入了開坑階段,此時形成了大量的反濺拋射物,其角度也不斷地減小。直至隕石坑底部完全停止增長,開坑階段才被宣告結束。根據模擬的結果來看,這一階段依蘭隕石坑的坑深可能達到了440米,比如今測得的平均深度150米要大得多

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開坑階段示意圖

最後就進入了後期調整階段,此時隕石坑內的溫度數值依舊很高,並且其中的部分物質因重力滑落,最終匯聚在了坑底。使得坑底不斷升高,慢慢地坑深就不如上一階段這麼深了。

模擬結果與依蘭隕石坑勘探結果比對表明,依蘭隕石坑很有可能是由直徑為120m的球狀花崗岩小行星以12km/s的垂直撞擊地表形成的,形成一個最終直徑1840m、坑緣坑深為263m的簡單隕石坑。

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隕石坑形成過程中的材料流動示意圖

除此之外,模擬結果還還原了依蘭隕石坑的動態成坑過程,發現因為撞擊所產生的的熔化層質量可以達到5.64×10^10千克,大約是那個100米隕石質量的24倍左右

那麼,隕石坑的研究到底能為我們帶來什麼呢?為什麼我國地盤這麼大,至今被認可的隕石坑卻只有依蘭隕石坑和此前在東北地區鞍山市發現的岫岩隕石坑兩個呢?

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內部還有一個村莊的岫岩隕石坑

隕石坑獲得「身份證」很困難

其實在提到我國境內的隕石坑時,大部分人下意識都會說,我國的隕石坑哪止這兩個,因為除了民間發現的,研究界提出的「待選隕石坑」都有很多,比如海南的白沙坑、內蒙古的多倫環、太湖地區等等

可是有這麼多備選項,最終得到認可的卻只有東北地區的這兩個隕石坑

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岫岩隕石坑的航拍相片

之所以會這樣其實是因為判定是否是隕石坑,要考察各方面的標誌,比如地貌、礦物岩石、地球化學等方面都在判別機制以內,其中礦物岩石標誌最為關鍵,剩下的兩個均為輔助性標誌。

在國際上,隕石坑想得到認證,必須要有礦物擊變面狀頁理、礦物擊變玻璃、衝擊形成的高壓多形這三個特徵之一。

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依蘭隕石坑中岩石的衝擊變質樣本

並且咱們在前文中說了,地球上的隕石坑相較其他星球非常少,這主要是因為活躍的地質活動以及風化侵蝕影響等,在這種情況下,直徑較小的簡單坑用不了多久就會失去原本的模樣。

因此,其實不止是中國,世界上不少隕石坑獲取身份的道路都十分坎坷。比如美國的巴林傑隕石坑和德國里斯隕石坑,在被認定之前就一直被當作是火山活動造成的

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坑寬1264米的巴林傑隕石坑

不過,哪怕獲得認證很難,我們也要接著研究下去,因為隕石坑當中可能蘊含著豐富的礦藏,並且作為地球的遠古「吻痕」,它們還能揭露地質歷史、地球化學等領域的演化

遼寧岫岩隕石坑的見證者之一陳鳴表示,「隕石坑除了成礦、成湖,也是博物館和旅遊勝地,且具有重大的科學意義。它們帶來的豐富宇宙信息也異常珍貴,在美國,隕石坑是航天員們重要的訓練基地。」

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隕石坑也是人類了解宇宙的關鍵之一

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