近日，我國(guó)科學(xué)家在黑龍江省哈爾濱市依蘭縣境內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個(gè)形態(tài)奇特的隕石坑——依蘭隕石坑，它是一座月牙形環(huán)形山。這是繼岫巖隕石坑之后，我國(guó)境內(nèi)被證實(shí)的第二個(gè)隕石坑。

“導(dǎo)致該隕石坑形成的星球撞擊事件發(fā)生在約4.9萬(wàn)年前，基于對(duì)現(xiàn)有隕石坑資料的分析，依蘭星球碰撞事件是地球近十萬(wàn)年來(lái)發(fā)生的一次規(guī)模最大的撞擊事件。”8月10日，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所(以下簡(jiǎn)稱(chēng)地化所)研究員陳鳴接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)透露，近日國(guó)際期刊《隕石學(xué)與行星科學(xué)》封面文章發(fā)表了依蘭隕石坑發(fā)現(xiàn)的論文。論文由地化所與奧地利維也納大學(xué)的科學(xué)家聯(lián)合撰寫(xiě)，陳鳴為第一作者。

從隕石坑探尋星球演化過(guò)程

我國(guó)境內(nèi)第一個(gè)和第二個(gè)隕石坑的發(fā)現(xiàn)，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(huán)形凹坑。“星球之間的碰撞是一種最為普遍的自然現(xiàn)象，過(guò)去沒(méi)有中斷，將來(lái)還可能再次發(fā)生。”陳鳴說(shuō)，通過(guò)研究隕石坑，探尋星球間的撞擊情況，可為研究太陽(yáng)系星球的形成和演化過(guò)程提供寶貴資料。

實(shí)際上，小行星撞擊地球的潛在風(fēng)險(xiǎn)并非不存在。2013年2月，一顆隕星在俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克上空爆炸，沖擊波震碎了無(wú)數(shù)玻璃，上千人因此受傷。之后，聯(lián)合國(guó)批準(zhǔn)由幾名宇航員提出的小行星防御計(jì)劃方案。其他國(guó)家對(duì)此也有所行動(dòng)。今年4月，在2021中國(guó)航天日開(kāi)幕啟動(dòng)儀式上，國(guó)家航天局局長(zhǎng)張克儉透露，中國(guó)航天未來(lái)將論證建設(shè)近地小行星防御系統(tǒng)。

“大規(guī)模星球撞擊產(chǎn)生的災(zāi)難實(shí)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(guò)去地球因?yàn)檫@種撞擊而引起的重大環(huán)境變遷和災(zāi)變事件，以及人類(lèi)活動(dòng)所受到的影響，可為小行星防御體系提供相關(guān)科學(xué)依據(jù)。”陳鳴說(shuō)。

此次發(fā)現(xiàn)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(guān)。

星球撞擊事件距今4.9萬(wàn)年前

依蘭隕石坑的形態(tài)特征十分罕見(jiàn)，展現(xiàn)為一座月牙形環(huán)形山。這個(gè)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(tài)良好，但占總長(zhǎng)度約三分之一的南部坑緣缺失。

“研究揭示，該隕石坑的真實(shí)深度達(dá)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(dǎo)致該隕石坑形成的星球撞擊事件發(fā)生在距今4.9萬(wàn)年前。”陳鳴介紹，這是一次極高強(qiáng)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(lái)的能量超過(guò)一千萬(wàn)噸TNT炸藥的爆炸當(dāng)量，引發(fā)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(guò)4億立方米的花崗巖體瞬間撕裂成碎片并挖掘出一個(gè)巨大的碗形凹坑，形成的隕石坑真實(shí)深度與直徑的比值達(dá)到了地球同類(lèi)型隕石坑之最。隕石坑底部充填的厚達(dá)數(shù)百米的花崗巖碎片絕大部分由粒度為毫米級(jí)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(jiàn)。

“基于對(duì)現(xiàn)有隕石坑資料分析，依蘭星球碰撞事件是地球近十萬(wàn)年以來(lái)發(fā)生的一次規(guī)模最大的撞擊事件。”陳鳴表示，這次撞擊事件發(fā)生在舊石器時(shí)代中期末段，這個(gè)時(shí)期黑龍江中南部地區(qū)草原茂盛、森林密布、動(dòng)物繁盛。該區(qū)域當(dāng)時(shí)已經(jīng)有人類(lèi)活動(dòng)的蹤跡，猛犸象—披毛犀動(dòng)物群也是當(dāng)時(shí)十分活躍的一個(gè)哺乳動(dòng)物群，“這次星球撞擊引發(fā)的巨大爆炸顯然導(dǎo)致了隕石坑以及周邊方圓數(shù)十千米范圍內(nèi)的生態(tài)環(huán)境災(zāi)難”。

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

為行星科學(xué)研究提供“實(shí)驗(yàn)室”

宇宙中星球之間的碰撞是一種普遍的自然現(xiàn)象。太陽(yáng)系中許多固態(tài)星球表面都保存有星球撞擊留下的地質(zhì)遺跡，即隕石坑。目前，在地球上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)不少隕石坑，但這類(lèi)地質(zhì)遺跡在我國(guó)十分罕見(jiàn)。

“我國(guó)隕石坑研究始于20世紀(jì)80年代初，以前在國(guó)際隕石坑分布版圖上，中國(guó)一直是空白。”多年來(lái)，陳鳴一直積極推動(dòng)我國(guó)隕石坑科學(xué)的發(fā)展。2009年，岫巖隕石坑的發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了中國(guó)領(lǐng)土上這類(lèi)獨(dú)特地質(zhì)構(gòu)造形跡的空白。如今，依蘭隕石坑的發(fā)現(xiàn)，無(wú)疑讓中國(guó)在這一領(lǐng)域又往前邁進(jìn)了一大步，為我國(guó)行星科學(xué)和地質(zhì)學(xué)研究提供了一個(gè)珍貴的“天然隕石坑實(shí)驗(yàn)室”。