中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

每年的1月3日-4日左右,是象限仪座流星雨的极大值时间。2017年,由于心慕这样一个震撼的场景,我从湖南千里迢迢赶往在中国第一陨石坑,辽宁岫岩陨石坑去观赏和拍摄了象限仪座流星雨。


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

岫岩陨石坑上的象限仪座流星雨 星语者 摄


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

岫岩陨石坑上的象限仪座流星雨 星语者 摄

岫岩陨石坑在辽东省岫岩县苏子沟镇古龙村,由于这里地形呈环形,被当地人称作“罗圈沟”,陨石坑内被称作“罗圈沟里”,“入坑”只有唯一的一条乡村公路。从“罗圈沟外”村进入坑口就可以看到这块新立的碑“岫岩陨石坑”。罗圈里村很小,只有几十户人家。很久以前这里是没有人居住的,现在的村民大都是先辈们在清末“闯关东”过来的。


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

岫岩陨石坑夏季的航拍图(图片来自网络)

陨石坑直径约1800米,坑内与坑缘的高差大约150米,是个比较典型的简单碗形坑。爬上西边的坑缘山顶,看这个陨石坑,周围是一圈撞击山脉,中间是盆地。冬季的坑内外一片枯黄之色,但坑底与山坡的色泽暗示着成分和结构的不同,周围山坡上长满了小灌木,而坑中间的平地通常主要种的是玉米。坑里一条路贯通,沿路分布一些农家。坑边缘有众多的侵蚀沟槽,成为地貌变化的痕迹。


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岫岩陨石坑冬季全貌 星语者 摄

中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

岫岩陨石坑边缘的侵蚀沟槽 星语者 摄

根据中科院广州地球化学研究所陈鸣等科学家的研究,岫岩陨石坑的成因及演化过程已基本清楚。5万年前,一颗大约60-80米直径的陨石击中岫岩地区并爆炸,产生了直径约1.4公里的坑,陨石坑在爆炸冲击中产生的岩石碎块落下来,积聚在坑底和坑唇内外,厚约180多米,经过重力坍塌、结构调整的最终坑大约直径1.8公里。由于气候适宜和降水丰富,成坑后坑内迅速积水成为湖泊,经过约1.1万年的淤积,坑底形成约107米厚的湖沼相沉积物。约3.9万年前或更晚的时间,由于风化侵蚀,坑边缘溃坝坍塌形成缺口,坑内水体流失,成为干涸的盆地,最终形成今天的岫岩陨石坑。这样质量的星体在撞击产生的巨大爆炸中基本被气化殆尽,因此在坑内目前没有找到陨石碎片。


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

岫岩陨石坑结构示意图 星语者 据有关资料绘制

据加拿大新布伦斯威克大学(University of New Brunswick)行星与空间科学中心(Planetary and Space Science Centre, PASSC)截止2019年12月公布的《地球撞击数据库》(Earth Impact Database),目前国际学术界正式认证为陨石坑的,全球共有190个。虽然中国有许多被怀疑为陨石坑的地貌,但基本都尚未找到确切证据。

中国科学院广州地球化学研究所陈鸣等科学家对岫岩陨石坑进行研究和地质钻探,2009年以来多篇学术成果论文相继发布在中国《科学通报》等重要刊物上。2010年——2011年,加拿大新布伦斯威克大学行星与空间科学中心(PASSC)和国际陨石学会(Meteoritical Society)正式将辽宁岫岩陨石坑的数据录入《地球撞击数据库》和《陨石学会数据库》,这是中国第一个也是迄今唯一一个被国际学术界广泛认可的陨石撞击坑。自此,岫岩陨石坑被称为“中国第一陨石坑”。


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

亚洲已认证的陨石坑共22个 星语者和《天文爱好者》杂志编辑部据PASSC数据标注

亚洲已认证的陨石坑共22个,加上俄罗斯欧洲部分则共计31个。 星语者和《天文爱好者》杂志编辑部据PASSC数据标注

自从岫岩陨石坑被国际认可后已经约10年时间,中国都一直再未证实新的陨石坑。直到2019年12月24日,还是中科院广州地化所的陈鸣为主的科学家又研究证实了一个新的陨石坑,还是在东北地区,黑龙江省依兰县。陈鸣教授2019年年初通过卫星图片核对,发现依兰县有存在陨石坑的可能性。于6月19日、7月17日先后两次来依兰县实地考察调研,经过科学分析,证实在依兰县发现陨石坑。相关论文2019年12月24日在线发布在中国权威的核心期刊——《科学通报》(Chinese Science Bulletin)​上。​


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依兰陨石坑Google地图 图片来源:Google Earth

依兰陨石坑是经证实的我国第二个陨石坑,位于三江平原西部边缘、小兴安岭余脉南麓的低山丘陵地带,地理坐标为:北纬46°23′03″,东经129°18′40″。这是一个形成在地球造山带(地壳强烈活动区)的陨石坑,类型属于简单碗形坑,直径1850米,深度150米。陨石坑形成在白垩纪花岗岩基岩上。撞击成坑事件发生时间晚于6500万年。

大部分坑缘保存状态良好, 坑体南部坑缘发生了方向性的大规模侵蚀和搬运,造成占总长度约1/3坑缘的缺失。研究揭示,成坑后坑内曾经有湖泊沉积事件,但湖水大规模搬运的可能不大。近几十年来在依兰陨石坑周边地区大量距今4万~1万年的长毛猛犸象和披毛犀化石的发现, 客观地表明了该区晚第四纪冰期的极端寒冷气候。依兰陨石坑湖泊的消失事件发生在大约1万年前,据此分析, 这一大规模缺失与距今大约1万年前末次冰河时期发生的冰川作用有关。由于依兰陨石坑地处低海拔地区,坑缘的冰川侵蚀作用提供了该区低海拔冰川发育历史的重要证据。


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依兰陨石坑的卫星照片 图片来源:陈鸣


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

依兰陨石坑的夏季照片 图片来源:陈鸣 论文 《科学通报》2019.12.24

很多网友可能会表示疑问,中国地大物博,而且有很多号称“陨石坑”的地貌,为什么说岫岩是中国第一陨石坑,而依兰是中国第二陨石坑呢?实际上,中国这么广大的国土面积上,确实有很多类似碗形或坑状地貌,除了比较清楚考证出多个火山口外,其它还有不少的疑似地貌分布于包括东北、新疆、贵州、海南甚至太湖盆地等处,都被怀疑为陨石坑。但表面地形甚至地下构造都不能作为陨石坑认证的确凿证据。

我们经常观赏的流星雨美丽天象,其中流星经过大气层没有烧完的部分就称为陨石,但绝大部分的微小陨石都无法在地表形成撞击坑。根据陨石坑的形成机制,其被称为“星球撞击”遗迹。正是来自宇宙空间的小行星、彗星轨道靠近地球被地球俘获,成为巨大的陨石撞击地球表面形成碗状地形,而其巨大的速度和质量带来的剧烈撞击作用,会在瞬间的高温高压中造成地表岩石发生形变和质变。根据20世纪60年代创立的冲击变质理论,1960年美国华裔科学家赵景德发现了美国巴林杰陨石坑中撞击成因的超高压矿物柯石英,成为这一科学领域的主要奠基人之一。根据冲击变质理论,鉴定陨石坑的微观矿物冲击变质证据主要有三大类,岫岩陨石坑全部拥有:1、撞击成因超高压矿物,包括石英高压多形——柯石英,金红石高压多形——TiO2—Ⅱ相,锆石高压多形——莱氏石;2、矿物面状变形页理,包括石英石、长石、方解石、锆石等面状变形页理;3、矿物击变玻璃,包括石英和长石击变玻璃。世界上100多个被证实的陨石坑中,同时找到三个或三个以上的撞击成因超高压矿物的只有为数不多的几个,岫岩陨石坑成为其中重要的一员。

而这一次的依兰陨石坑的认证过程也是发现了类似的冲击变质结构,花岗岩质撞击角砾岩中石英面状变形页理的发现,为该坑的撞击起源提供了确凿证据。


中国第一陨石坑的流星雨,和刚刚认证的中国第二陨石坑

陨石坑底部花岗岩及石英碎片中在显微镜下可见的石英面状变形页理(PDFs) 图片来源:陈鸣 论文 《科学通报

陨石坑底部花岗岩及石英碎片中在显微镜下可见的石英面状变形页理(PDFs) 图片来源:陈鸣 论文 《科学通报》2019.12.24

依兰陨石坑的形成年代恰是恐龙灭绝的约6500万年前,造成它的陨石可能只是直径几十米的级别。而同时代的另一颗巨大小行星撞击,则是恐龙灭绝的主要原因。那个巨型的陨石坑,可能就是今天的墨西哥湾!


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