我國發現罕見月牙形隕石坑 從隕石坑探尋星球演化過程

近日，我國科學家在黑龍江省哈爾濱市依蘭縣境內發現一個形態奇特的隕石坑——依蘭隕石坑，它是一座月牙形環形山。這是繼岫巖隕石坑之后，我國境內被證實的第二個隕石坑。

“導致該隕石坑形成的星球撞擊事件發生在約4.9萬年前，基于對現有隕石坑資料的分析，依蘭星球碰撞事件是地球近十萬年來發生的一次規模最大的撞擊事件。”8月10日，中國科學院廣州地球化學研究所(以下簡稱地化所)研究員陳鳴接受科技日報記者采訪時透露，近日國際期刊《隕石學與行星科學》封面文章發表了依蘭隕石坑發現的論文。論文由地化所與奧地利維也納大學的科學家聯合撰寫，陳鳴為第一作者。

從隕石坑探尋星球演化過程

我國境內第一個和第二個隕石坑的發現，均出自陳鳴之手。

隕石坑是小行星、彗星、流星體等小天體撞擊固體星球表面形成的環形凹坑。“星球之間的碰撞是一種最為普遍的自然現象，過去沒有中斷，將來還可能再次發生。”陳鳴說，通過研究隕石坑，探尋星球間的撞擊情況，可為研究太陽系星球的形成和演化過程提供寶貴資料。

實際上，小行星撞擊地球的潛在風險并非不存在。2013年2月，一顆隕星在俄羅斯車里雅賓斯克上空爆炸，沖擊波震碎了無數玻璃，上千人因此受傷。之后，聯合國批準由幾名宇航員提出的小行星防御計劃方案。其他國家對此也有所行動。今年4月，在2021中國航天日開幕啟動儀式上，國家航天局局長張克儉透露，中國航天未來將論證建設近地小行星防御系統。

“大規模星球撞擊產生的災難實在太大了。如果能從撞擊所留下的痕跡——隕石坑中，充分了解過去地球因為這種撞擊而引起的重大環境變遷和災變事件，以及人類活動所受到的影響，可為小行星防御體系提供相關科學依據。”陳鳴說。

此次發現的依蘭隕石坑，其形成與一顆直徑大約100米的小行星的超高速撞擊地表有關。

星球撞擊事件距今4.9萬年前

依蘭隕石坑的形態特征十分罕見，展現為一座月牙形環形山。這個碗形隕石撞擊坑坐落在花崗巖體上，直徑1850米，坑緣高出地表150米。隕石坑的大部分坑緣保存狀態良好，但占總長度約三分之一的南部坑緣缺失。

“研究揭示，該隕石坑的真實深度達到579米，坑底下部充填有厚層的花崗巖碎片，坑底上部覆蓋著厚層的湖泊相沉積物。導致該隕石坑形成的星球撞擊事件發生在距今4.9萬年前。”陳鳴介紹，這是一次極高強度的撞擊事件。這顆直徑大約100米的小行星超高速撞擊地表，星球碰撞釋放出來的能量超過一千萬噸TNT炸藥的爆炸當量，引發了一次威力巨大的爆炸。

研究表明，撞擊沖擊波瞬間將地表以下體積超過4億立方米的花崗巖體瞬間撕裂成碎片并挖掘出一個巨大的碗形凹坑，形成的隕石坑真實深度與直徑的比值達到了地球同類型隕石坑之最。隕石坑底部充填的厚達數百米的花崗巖碎片絕大部分由粒度為毫米級的碎屑組成，巖石的撞擊破碎程度之高在地球隕石坑中極為罕見。

“基于對現有隕石坑資料分析，依蘭星球碰撞事件是地球近十萬年以來發生的一次規模最大的撞擊事件。”陳鳴表示，這次撞擊事件發生在舊石器時代中期末段，這個時期黑龍江中南部地區草原茂盛、森林密布、動物繁盛。該區域當時已經有人類活動的蹤跡，猛犸象—披毛犀動物群也是當時十分活躍的一個哺乳動物群，“這次星球撞擊引發的巨大爆炸顯然導致了隕石坑以及周邊方圓數十千米范圍內的生態環境災難”。

依蘭隕石坑形成之后，這個巨大的碗形凹坑一度發育成了一個湖泊。在末次盛冰期，隕石坑的南部坑緣受到了冰川的強烈侵蝕作用，湖泊消失。

為行星科學研究提供“實驗室”

宇宙中星球之間的碰撞是一種普遍的自然現象。太陽系中許多固態星球表面都保存有星球撞擊留下的地質遺跡，即隕石坑。目前，在地球上已經發現不少隕石坑，但這類地質遺跡在我國十分罕見。

“我國隕石坑研究始于20世紀80年代初，以前在國際隕石坑分布版圖上，中國一直是空白。”多年來，陳鳴一直積極推動我國隕石坑科學的發展。2009年，岫巖隕石坑的發現填補了中國領土上這類獨特地質構造形跡的空白。如今，依蘭隕石坑的發現，無疑讓中國在這一領域又往前邁進了一大步，為我國行星科學和地質學研究提供了一個珍貴的“天然隕石坑實驗室”。