人类总是显得十分复杂,一面信仰科学一面又忍不住迷信。比如看到天空中有流星划过的时候,明明知道那是“陨石”并没有什么神力,但依旧会默默地许下心愿,希望可以达成。
传说对着流星许下愿望就能实现愿望
不过由于环境和时间的限制,许多人一生都没机会见到流星,那不如就一起来看看流星坠落后留下的陨石坑吧!
陨石坑作为流星最终的归宿,按理来说坑中应该保有它们的“遗骸”,可是陨石的残片却好像都在坑外。那么,为什么陨石坑里没有陨石呢?这些陨石被谁拿走了?
位于美国沙漠中的巴林杰陨石坑
陨石坑的形成机制
其实要论陨石坑的数量,地球真的比不上其他的天体,所以科学家在对太阳系内其他天体上的陨石坑进行考察之后,才确定可以将其分为三种类型,分别是简单坑、复杂坑和多环盆地。
简单坑的外表就很符合大家对陨石坑的认知,像是一个碗的形状,直径也比较小。复杂坑除了直径大以外,中央还会有隆起的部分。
多环盆地也可以称为巨型陨石坑,其直径往往超过了100公里,中部平坦,周围则被环形山包围。
月球上的三种类型陨石坑
不同类型的陨石坑之所以体现出这些差异,主要还是因为陨石的大小有着明显的区别。不过,甭管大小有什么差异,陨石坑的形成机制都是差不多的。具体可以分为三个阶段,分别是压缩挤压、开掘成坑和成坑后的调整。
首先咱们来说说第一个阶段压缩挤压,虽然陨石进入大气之后会因为摩擦力的原因体积变小一些,速度也会变慢,但是以这种超高速度击中地面时依旧会形成高压瞬态压缩波,也就是咱们常说的冲击波。
陨石坑的压缩阶段示意图
如果说陨石击中地面时的速度为10千米/秒,那么冲击波的压力就能达到几百GPa,在这种情况下,花岗岩质的的岩石都能被蒸发最终变为气体。
当冲击波打头阵击中地面后,后面的稀疏波则会减压,让陨石碎片等物质在二者之间的界面高速喷射,最终开掘成坑。
最后成坑后的调整就指的是物质碎屑、陨石碎片沿着坑的边缘堆积,最终形成沉积层,整个沉积层的层序与陨石撞击靶区的底层相反。这个陨石坑后续还会受到重力和岩石力学的影响,从而发生细微的变化。
陨石坑的最后两个阶段示意图
从陨石坑的形成机制来看,陨石在撞击地面之后,会经历一系列“消解”的过程或者说是气化。在这个过程中,较小的陨石就直接被完全分解了,较大的陨石则会碎裂,而大量的陨石碎片会四溅到坑外。
因此,陨石坑内的陨石不是被谁捡走了,而是撞击作用下的变成渣了,甚至有的连渣都找不到。
“干干净净”的火星陨石坑
这时大家可能会想,陨石真的有这么厉害吗?虽然有的直径非常大,但是也不见得这么有杀伤力啊。实际上,这就跟“高空抛物”差不多,你从三十楼丢颗鸡蛋下来都可能会将人砸伤,更遑论保持着更高速度进入地球的陨石呢?
资料显示,若一个直径为lkm的铁陨石,以每秒25km的速度撞击地表,其动能是E=1/2mV2=1.31×10^21焦耳。这一动能相当于3.12x10^11吨TNT炸药的爆炸能;而2004年印尼8.9级地震能量只有184×10^16焦耳。
下落的陨石设想图
可见陨石有时候就像是一颗来自宇宙的炮弹,在炮弹撞击地面之后“炮弹本身”肯定不会维持原有的形态,而它的弹片则会散落在四周。这样来说的话,大家可能就更好理解了。毕竟陨石又不是“哑炮”,它的“撞击作用”还是非常强悍的。
至于散落在四周的陨石碎片最终去哪了,如果说是最近坠落的陨石,可能会被科学家带走研究。而如果说多年之前形成的陨石坑,那么这些陨石就早就随着地质作用慢慢被消磨了。
边缘处变成水库的曼尼古根陨石坑
实际上,由于地球的地质活动相当频繁,所以能够留存下来的陨石坑并不多,这也是为什么科学家要特地考察太阳系内其他天体的原因。那么,陨石坑会受到怎样的后期“改造”呢?
陨石坑的后期“改造”
陨石坑在形成之后的“改造”包括了滑坡、侵蚀、充填、火山作用等等,所以如果个头不够大、历史悠久的陨石坑基本是无法保存的。
根据科学家的统计数据来看,地球上直径超过20千米的陨石坑,经过6亿年的时间依旧能够看出,而1千米的陨石坑,百年之后就无从寻觅了。
“6亿岁”的Beaverhea陨石坑
咱们以侵蚀作用为例,不论是风沙的侵蚀还是流水的侵蚀,只要位于地表,就会受到侵蚀作用的破坏。如果陨石坑的位置刚好在一个连年多雨的地方,那么它就会在雨水的冲刷之下,渐渐失去原来的模样。
正是因为陨石坑在漫长时间内经历的“改造”还是很明显的,所以人们在判定是否为陨石坑的时候,往往需要从三方面入手,分别是地貌、矿物岩石和地球化学。
火星上的三联体陨石坑
要知道,陨石撞击地面可谓是“伤敌一千,自损八百”,不仅把自己搞得支离破碎,就连撞击未知的其他岩石也会受到影响,其产生的高温高压会在这些岩石中留下特殊的变形和变质特征。
所以,科学家往往会通过鉴定岩石的变质来判断是否具备陨石坑的特征。当然想要百分百确定,还是得将三个方面结合在一起来说。
科学家在陨石坑中采样
那么,为什么我们要费尽心思地研究陨石坑,寻找陨石呢?这些天外来客对于人类而言到底有什么作用?
为什么要研究陨石?
提到研究陨石,就不得不说一门许多人都未听过的学科,那就是天体化学。它主要是研究宇宙空间物质的化学组成和演化规律的学科,其中有地球科学、天文科学等多个学科交叉渗透。而陨石就是解决有关天体化学问题的重要存在,或者说它就是一个“物证”。
值得一提的是,不同类型的陨石研究,目标和作用也不同。科学家会根据它们类型,分别进行研究。
不同天体的球粒陨石切片
比如说球粒陨石的研究,就是为了解开早期太阳星云的起源与演化问题。要知道,人类对于太阳的起源一直十分好奇,虽然我们已经根据一些东西做出了预测,但是如果能够从这些太阳星云凝聚吸积的产物当中上找到更多的证据,自然也是非常好的。
还有原始无球粒陨石研究,这种陨石化学成分与球粒陨石相似,但是它们身上藏着的却是行星起源的秘密。这类陨石常见于南极和沙漠当中,比如在我国新疆的戈壁滩上,就发现了两块无球粒陨石。
原始无球粒陨石分类下的IAB-MG
至于火星陨石与月球陨石,由于这二者是人类目前首要的探索目标,所以获得的陨石数量还是非常多的。尤其是在各国科技的发展下,探索频率变高,陨石数量也疯狂增加。
资料显示,据国际陨石数据库统计,2011年1月至2020年12月,月球陨石从157块增加到435块,火星陨石从105块增加到 291块。
名为NWA 11220的月球陨石
以火星陨石为例,作为一个被当做未来移民地点的星球,人类必须对火星有着清晰地认知。尤其是了解火星的岩浆作用及水是如何消失的问题,当然也有人认为可以通过陨石当中的有机碳,找到关于地外生物活动的痕迹。
除了以上这些陨石之外,还有陨石稀有气体、陨石非传统同位素研究等等,总之陨石已经成为了人类探索地外秘密的又一个“法宝”。
来自火星的完整岩石切片
在这种情况下,每年都有不少科学家四处奔走收集各个地区的珍贵陨石,而大型的陨石坑也往往会受到保护。
对此,你怎么看呢?欢迎来评论区留言。关注CHN九象科技,通过科普,你会发现这个世界有太多奇妙无比的事情。
来源: CHN九象科技