爱上陨石坑

陨石冲击坑的魅力，让作者从对陨石和冲击坑一无所知的学子，到对它产生了浓厚的兴趣，并最终踏上了陨石坑研究的道路。那么地球上的陨石坑都在哪里，又怎样发现它们呢？

我的研究之路

1999年元月，刚过而立之年的我，前往美国亚利桑那州立大学（ASU）攻读博士学位，半年之后开始准备博士候选人口语考试。博士开题，需一个正课题和一个副课题，正课题为有关导师的研究课题，题目定为“球粒陨石冲击熔融脉研究”，是研究地球之外的陨石碰撞，研究手段主要是透射电子显微镜。副课题要求为不同的选题和不同的研究手段，并且要有一定的深度，主要考察学生是否有能力自己开展研究。

我苦思冥想，突然灵机一动。我知道中国目前还没有发现一个被普遍认可的陨石冲击坑，身为中国人很是遗憾，“利用遥感技术在中国寻找陨石冲击坑”可以是一个很好的选题，依然与冲击有关，但研究对象是陆地冲击坑，也可利用自己的遥感技术工作背景。开题时间是在来年春天，在月球行星地质年会（LPSC）之后的一两周。

那年LPSC的会场仍在美国宇航局（NASA）Johnson空间中心，我是第一次参加。那次会上最吸引人的是探索计划（MISSION）的初次报告，内容是有关远在天外的航天器发回来的信息的。这也是我第一次在巨大的屏幕上看到小行星图像，圆滑的表面上分布着麻麻点点的坑，很有震撼力。而报告人的声调是如此地激动，就好像看到了天上掉下的馅饼。在会议休息期间，我端着冰水慢慢来到一边，那时几乎没有中国学者或学生可以相互交流，再加上我的英语一般，望着老外们之间个个好像有说不完的话时，更是深感落寞。

我偶尔想，吃饱了撑的吧，研究那些行星有何用，美国人的钱都浪费在这些无用的研究上了。再想想在地球的另一端，大家忙生存、忙挣钱，就是没有人会想这些四六不着边际的东西。但是现在向别人介绍我的研究时，同样的问题常常提起，却一点也不奇怪了。我的简单回答就是人类的好奇心，而高深的回答则是人类认知之基底的点滴积累，去伪存真。

谈起我对陨石、冲击坑的认识，在去美国之前，几乎是空白。只是依稀记得上个世纪90年代初“编辑部的故事”电视剧中提到小行星撞地球，剧中的人们开始考虑最后几天该做些什么事。记忆中1994年的彗木相撞，电台报道不少，那时人们常议论，听到不少，多少有点印象。陨石可解释为陨落的石头，彗星又名扫帚星。陨落、扫除皆有不吉祥的意思。这些算是我到美国之前对陨石仅有的一点认识。到了西方，开始从英文的角度理解，似乎少了些不吉祥的含义，反而有不少神圣或美好的含义，如上帝的使者，天外来客等等。也许古时候的东方人取词很直接、很形象，反而是后人多了许多引申，夹杂了不少迷信成分，我们需要用科学的力量，将其面纱揭开。

1999年的圣诞节前夕，有两位日本学者和导师一起从旧金山回来，并告诉我第二天去看陨石冲击坑。我们第二日一大早就出发了，沿高速向北走了约2个小时后右转，又向西走了半个小时便下了高速。穿过一片平缓起伏的沙漠，我们来到一片停车场，上了台阶，再转过几间屋，便看到一个大坑出现在眼前。我们有准许证，可以越过游客区考察。顺着坑沿走了一半，可以看到坑的外坡上有细白的沙堆，导师介绍说是冲击粉尘，原来的砂岩块体在陨石冲击下形成的，约为几微米大小；在坑沿内侧，则有早已抛弃了的用木头搭建的钻井架。我们在坑沿上走了四分之三就向下走了。也许坐井观天是到达坑底最好的写照。坑壁上的钻井架算是这里比较醒目的人工建筑了。坑底下有平地，好像也有钻井架。

后来我在读书中得知，近百年前，巴林杰先生成立公司希望在坑中及坑壁下找到巨大的铁陨石以及含铁的矿石，但没有成功，最终只剩下遗弃的木架孤零零在那里慢慢朽坏了（我前年去，好像木架已经散了，零落在坑壁的斜坡上）。不过，在寻找陨石的过程中，巴林杰先生逐渐变为了坚定的陨石冲击坑成因的支持者与学者，于是这个陨石冲击坑才最终以他命名，并在20世纪60年代成为世界上第一个被科学确认的陨石坑。

现在这里是美国的一个科学教育基地，并且是NASA训练宇航员的基地。在回去的路上远远回望，从远处或外面看，根本不会想到有一个大坑在地平线的一端。现在想，如果我是一只鸟，从上往下看，肯定就会有不同的认识了。

我的副课题的选取应是受此次考察的启发，也算是一大收获。在世界冲击坑分布图中，有170个左右的冲击坑，主要集中在欧洲、北美、澳洲等科学研究较发达的地区。从理论上讲，冲击坑的分布在地球上应当是基本均匀的，占地表面积三分之二的海洋没有冲击坑可以理解，那为什么偌大个中国就没有呢？当时的解释是，中国的地质构造活动较活跃，冲击坑不易保存，被后期的构造运动或侵蚀抹平了。此外，中国的陨石坑研究队伍少，水平也较低。当时的板块构造在国内都算是新的学科，更何谈冲击坑的研究。

第二次看到陨石冲击坑是半年之后。我参加GREENLY教授的行星地质学野外实习，这是地质系非常经典的一个野外实习。这次少了激动，教学内容主要是已有知识的确认，即行星地质学大课中讲到的冲击坑是行星体上最突出的特征。站在博物馆附近的瞭望台上，看到原先水平的地层被爆起后推起的坑沿，这让我想起小时在北方玩砂锅，搅和一手掌泥巴，捏成平底小锅，翻过来狠狠地往地上扣，啪的一声锅底爆裂了，底层翻卷过来，谁的洞口大，谁就赢。

冲击成坑的原理与此相似，是极度压缩后的爆炸力的释放。每次看时，就在想这五万年前的冲击事件要是发生在当代，发生在人口密集区，该是多大的灾难，于是不得不敬畏自然的力量。据估算，巴林杰冲击事件为一颗四十五米大的铁陨石以每秒25千米的速度撞击地表，所释放的能量有几个原子弹之大，最终炸出一个1.2千米直径的大坑。

我的正课题是外太空的陨石冲击熔融脉的纳米级至微米级的矿物显微研究，但我也需要时常跳出微观世界，想想另一极的巨大冲击，了解太阳系小行星母体的冲击条件，如大小或速度等，因为这也是我们研究的最高目标。后来的月球行星地质会议，我几乎年年都参加，有关冲击的内容是听到得最多的。再后来，我回到国内从事南极陨石的研究，因偶然的机会涉足了太湖冲击成因假说的研究，对陆地冲击坑有了较为全面的认识。

陨石冲击坑

陨石冲击是指太阳系内小行星体和彗星的母体之间超高速的碰撞。当陨石或彗星与地球相撞时，就会形成陆地冲击坑，此类陨石的质量必须足够大、足以穿过地球大气层的阻挡。冲击坑的形成过程包括接触压缩、爆破挖掘和回落调整三个阶段。超高速的陨石撞击地球表面会形成冲击波，冲击波压缩爆破地表物质，将靶岩物质向上、向外抛出，最终在地表形成凹坑，即陆地冲击坑。

陆地冲击坑分为简单坑与复杂坑，直径小于4千米的为简单坑，如碗坑；而直径大于4千米的为复杂坑，大多有中央隆起；直径再大，则就有了多环陨石坑。

在20世纪50年代以前，地球上已知的冲击坑不到10个，证据是环形坑内或周围有遗留散落的陨石碎块，如巴林杰坑。60年代是陆地冲击坑研究的大发展时期，石英的高压相柯石英、斯石英，以及页理纹（又称面状变形特征）等唯有冲击可形成的证据被研究者们广为接受。

60年代航空航天遥感技术的应用，居高临下的观察又发现了许多疑似冲击坑，再经过后期实地取样验证，剔除火山坑和构造坑等，便可以确认地表的冲击坑了。现今地球上确认的冲击坑约有176个，而尚有不少冲击坑仍在研究确认中。中国的岫岩冲击坑是最新被确认的冲击坑。目前冲击坑的判定依据包括了环状构造、震裂锥、陨石碎块、页理纹、裂理纹、击变角砾岩、高压矿物和地球化学特征等一系列依据。

在简单坑中，就研究程度及知名度来讲，首推巴林杰陨石坑，此坑是第一个被确认的陨石冲击坑，也由此开启了陨石冲击坑的研究。此坑中首次发现石英的高压相，即斯石英及柯石英。岫岩坑是中国版图上第一个被确认的冲击坑，其意义非凡。Wolfe Creek坑是澳大利亚保存完好的一个冲击坑，也是今年陨石学年会的野外考察项目之一。Carancas坑则是2007年在南美秘鲁地区，陨石砸出的一个直径13米的坑。

在复杂坑中，当首推墨西哥湾地底下的Chicxulub坑，此坑为世界第三大冲击坑，有众多研究结果支持了此坑与恐龙及大量生物灭绝有关这一说法。其次是德国的Ries坑，该坑已经得到了广泛研究，其知名度可与巴林杰坑媲美。世界上最大的复杂冲击坑在南非，最新的研究表明该冲击坑直径为300千米。加拿大是拥有巨大冲击坑最多的国家，这主要是因为加拿大所处的地质板块比较稳定，著名的坑包括Sudbury、Manicouagan、ClearwaterLakes等，而Clearwater Lakes是一对姊妹坑，现在已被湖水所充填。非洲的Aorounga坑是通过航天雷达技术透过覆盖其上的沙漠而发现的，为一个串珠状冲击坑链，可能是陨石被撕裂后重新撞击地表产生的。复杂坑大多年代久远，已被历史的砂轮磨平，很不好辨认。

目前国际上被确认的陨石冲击坑不超过180个，还有几十个冲击坑为疑似冲击坑或疑似冲击事件。冲击坑领域如同其本身一样，是一个火药味十足的专业领域，往往充满了争议和歧见。比如20年前我国的太湖冲击成因假说就曾经颇受争议。2007年回国后，在偶然的机会中，我涉足了太湖冲击成因假说，重点研究太湖地区石英变形特征及太湖地区广泛分布的菱铁矿结核体的成因。2009年我的论文《太湖冲击坑溅射物的发现》一文在国内地学界掀起大波，并使太湖冲击成因假说重归学术殿堂。

现在回味起来，文中介绍的新发现的菱铁矿结核体，为太湖成因研究提供了另一视角，但所下的太湖冲击坑结论，仍不免过于仓卒。太湖有一个美丽的面纱，很美、吸引人，但一不小心就会陷在其中、不得真解。太湖成因研究就如一个烫手的山芋，需耐心等其凉一凉，慢慢揭皮掰开，品味香气、看清本质，才能揭其真相。

一个小小的太湖成因就让许多科学家为此彻夜难眠、争论不休，而现在世界上仍存在着大量不知成因的大大小小的坑，更是期待着研究人员们去揭开它们神秘的面纱。冲击坑，抑或不是冲击坑？这是个问题！

陨石是大自然赐给我们的信使，冲击坑是一个疤，也是新生命的起点。冲击成坑作用是地球演变、生命演化、人类文明史中重要的进程之一。神秘面纱已揭开。这里，敬畏应是最好的用语。