您正在看的天文学是:类地天体上的陨击坑及陨击事件的影响。

　　1994年休梅克-利维9(Shoemaker-Levy 9)彗星撞击木星事件引起了人们关注地球被陨击的问题。虽然地球上已识别的陨击坑不多，但月球、水星、火星等类地天体上普遍存在的大量陨击坑使我们认识到，陨击作用是类地天体的主要地质过程，陨击事件有多方面的重大影响。

　　从月球陨击坑谈起

　　17世纪初，伽利略用望远镜观察月球，发现其表面有很多坑。这些坑是什么?多数学者认为是火山口，有些则认为是陨击坑。由于从形貌看，火山口与陨击坑相似，难以区分，因此，这一问题在300多年间一直争论不休，直到宇航员从那里采回样品，才鉴别确认是陨击坑。顺便指出，火山口和陨击坑在英文中都用“crater”，而且很多月球坑有外缘隆起的山环，因此，中文书刊上常把它们称作“环形山”，而中国地质界则习用“陨石坑”、“月坑”。其实，比较恰当的应该统称“陨击坑”。

　　月球表面共有3万多个直径大于1公里的陨击坑，以直径10～20公里为界，它们可分为小的简单坑和大的复杂坑两大类。简单坑呈碗形，坑缘隆起，俯视呈圆环状，溅射物沉积层延续到坑直径的1～2倍远处，坑周围有一系列同心排列的多丘脊和放射状或环弧状排列的溅射物形成的次生坑，年轻的陨击坑还有溅射物形成的放射状沉积物，呈很长的亮“辐射纹”。复杂坑常呈多边形，坑壁为阶梯状，坑底平坦且有中央峰，坑缘隆起，坑周围有规模更大的溅射物沉积层、同心排列的多丘脊以及放射状或环弧状排列的溅射物形成的次生坑和“辐射纹”，特别是在满月时，第谷坑和哥白尼坑的辐射纹尤为壮丽。更大的陨击造成由明显的同心山脉环和放射状溅射物构成的多环盆地。

　　东海盆地就是在约38.5亿年前的一次大陨击事件中形成的，它保存完好，有直径930，620，480，320公里的四个山脉环，相近环的直径比大致为21/2，盆地内有陨击熔岩层和从下面涌出的月海玄武岩，最外面的山脉环之外的陨击溅射物沉积层延展到600公里，有很多放射状的脊、槽和次生坑，两个内山环之间多丘，被很多断裂和地堑切割。

　　雨海盆地是38.5(± 0.1)亿年前的雨海事件形成的，据推算，它由直径100公里的小天体撞击月球而形成，该陨击不仅造成这个直径1200公里的盆地和其边缘的山脉环，产生的震波还经月球内部“聚焦”，造成对趾区的很多断裂地块。

　　大陨击破坏了月球岩石圈，使其沿月海基底断裂而发生多次变形和火成活动，下面暗的玄武岩浆还上涌而填充了月海，熔岩流的前锋形成了蜿蜒悬崖，而蜿蜒月溪就是崩塌的熔岩通道，月海脊就是侵入、喷出及构造活动形成的。大陨击甚至把月球岩石抛到太空，其中有些陨落到地球上而成为月球陨石。

　　月球表面年龄越老的区域陨击越严重。在古老的月球高地，后来的陨击破坏了先前的陨击坑，陨击坑达到“饱和”程度。对月球陨击历史的研究表明,自月球形成以来陨击事件一直在发生,且早期的陨击事件更多，规模更大。但对月球样品的分析揭示了一个惊奇的特征：月壳在约39亿年之前曾被严重加热，致使岩石变质。至少有五个大陨击盆地的年龄为38.5～39亿年。有一种假说是：在约39亿年前，月球在不到2亿年间受大量小行星和彗星的撞击，这些撞击完全破坏或改变了更老的陨击产物，称为“月球大灾变”。全月球有形成于此期间的直径大于20公里的陨击坑1700多个。

　　地球上发现的大陨击坑

　　1891年，吉尔伯特(G. K. Gilbert)首先指出，美国亚利桑那州中北部温斯洛(Winslow)以西的直径1.186公里、深175米的大坑是陨击造成的。但在1896年，他因未找到所提的证据而改变了看法，转而支持火山成因说。1902年起，实业家巴林杰(D. M. Barringer)和他的好友支持并论述了陨击形成证据。1920年代，人们终于弄清陨石在撞击时爆碎了，并在那里找到了铁陨石碎块等证据，因此，该坑成为第一个被确认的较大陨石坑。1946年国际陨石学会把它定名为巴林杰陨石坑(the Barringer Meteorite Crater)，它是49 000年前一个直径30～50米的铁陨石(小行星)陨击形成的，撞击能量相当于约700万吨TNT爆炸所释放的能量。

　　德国西南部里斯(Ries)坑的直径为25公里，是最年轻的大陨击坑之一，但它在航测照片上不醒目。该坑缘高出坑底约200米，看不到坑中央的上拱，但高于周围约50米的一些丘构成直径约12公里的不规则环。它是在150万年前的陨击事件中成坑的，但很快被沉积岩覆盖，100万年(或200万年)前覆盖层因剥蚀移走，因此，坑的结构保存良好。中世纪城市讷德林根(N?觟rdlingen)位于坑中心偏西南，那里有陨石坑博物馆。城内的教堂就是用陨击角砾岩块建筑的。离它中心40公里的施泰因海姆(Steinheim)坑(直径3.4公里)与里斯坑年龄相同。里斯坑被认证为中欧玻璃陨石的源坑。

　　由于侵蚀、再沉积、火山更新表面和构造活动等不断毁坏原始证据，地球上甚至不太老的陨击坑也很难辨别。迄今初步识别出的陨击坑仅170多个，其中仅十几个有相关的陨石碎块证据。这些陨击坑有的呈圆环轮廓，有隆起的坑缘、层序颠倒的坑唇、坑外的溅射物沉积层和次生坑，但没有火山那样的深部根，同时残留有重力异常或磁场异常。

　　更有力的证据是陨击时短暂的高压激波造成的地表靶岩上的陨击变质(shock metamorphism)效应。陨击变质效应是陨击产生的短暂(几微秒到几分钟)高压(可达几百吉帕)、高温(可超过2000℃)激波造成的地表岩石和矿物的各种非均衡改变，而地质上的正常变质是长期(105～107年)的、不太高的压强(小于5吉帕)和温度(低于1000℃)下造成的岩石和矿物的均衡改变。

　　陨击变质效应的矿物和岩石特征有：SiO2的高压相变[即比一般石英密度(2.65克/厘米3)大的柯石英(2.93克/厘米3)和更致密的超石英]、面状构造(又称陨击页理)、晶体构造损伤(由X射线衍射证明)、击变玻璃、斜锆石(ZrO2组成的矿物)、震裂锥(即激波高压造成的岩石上很多长几毫米到几米的条纹的锥形构造)，以及常含有上述矿物的陨击角砾岩、陨击岩(熔化的岩石玻璃)等。这些特征大多能在典型陨击坑找到，而多数陨击坑只找到部分证据。

　　已识别的陨击坑大多是较年轻的，年龄不到24亿年。南非的弗雷德福(Vredeford)坑在约翰内斯堡西南100公里，是地球上最老(年龄20.23亿年)、也是最大的陨击坑之一，它的直径达300公里，原来的坑已剥蚀，但从卫星所摄照片仍可辨其痕迹。它原来的陨击疤有380公里，由三个反弹隆起岩石的同心环组成，内环直径180公里，现仍可在地面上看到的内环丘陵——弗雷德福圆丘(Vredeford Dome)被命名为“世界遗产地”。据推算，它是由一颗直径10公里的小行星陨击形成的，该陨击蒸发了约7万立方公里的岩石。

　　加拿大安大略省的萨德伯里(Sudbury)坑(盆地)也是老陨击坑(年龄为18.5亿年)之一，已剥蚀掉4～6公里，坑内富集陨击角砾岩。那里的镍铁铜等矿产价值达几千亿美元，经研究再构，其直径达250公里，推算是一颗约9公里大的彗星以30°～45°角的陨击造成的，撞击能量相当于几亿吨TNT爆炸所释放的能量，熔化地表物质达31 000立方公里。

　　墨西哥尤卡坦半岛的Chicxulub(当地玛雅语，意为魔鬼尾巴)坑虽然年龄仅6500万年，但由于它一半在海中，另一半被严重掩埋，所以直到近年才勘察。该坑直径约180公里，推算是由一颗小行星以45°角陨击造成的，撞击能量约几亿吨TNT爆炸所释放的能量，熔化18 000立方公里。一般把6500万年前恐龙等物种大灾变归于这次陨击事件所致，但最近测得，该陨石坑形成时间要早30万年左右，因此，恐龙等物种大灾变的原因还有待进一步探索。

　　近年发现的澳大利亚西部的伍德利(Woodleigh)坑(直径120公里)是2亿～3.6亿年前一颗5公里大的小行星陨击形成的，造成的大规模地震从该处波及至数百公里远处，强烈的热或声波使当地的动物死亡。陨击也引起区域性火山活动，造成邻近海洋的大海啸和潮汐波。更严重的是溅射出的巨量尘埃遮天蔽日几个月，从而使动植物大量死亡。加拿大魁北克的马尼夸根(Manicougan)坑和俄罗斯的波皮盖(Popigai)坑的直径都约为100公里，年龄分别为2.14亿年和3570万年。在已识别的陨击坑中，年龄最老的是俄罗斯西北部(63°7′N，33°23′E)的Suavj?覿rvi陨击坑，其年龄约为24亿年，直径为16公里，中央有约3公里大的湖。

　　最近，重力恢复与气候试验(Gravity Recovery and Climate EXPeriment，GRACE)卫星在探测南极洲的重力异常时，发现了威尔克斯地(Wilkes Land)的冰层下面有直径达480多公里的陨击坑，周围山脊环绕，估计陨落体直径达48公里。这次大陨击可能造成了“二叠纪-三叠纪”(2.5亿年前)物种的最严重大灾难，并拉开了物种进化的序幕，使冈瓦纳(Gondwana)超大陆发生分裂。当然，这一观点还需要深入考察研究来验证。

　　类地天体的陨击坑

　　除少数类地天体因地质过程(例如，木卫一和金星的火山活动)而毁掉陨击遗迹外，大多数类地天体普遍保留着大量陨击坑，尤其是大陨击产生的重大影响。

　　水星表面已辨认出35个直径大于200公里的陨击盆地，这些盆地外面均有丘、谷、次生坑链组成的放射构造和溅射沉积层。最显著的是卡路里盆地(Caloris)，其外围山脉环直径为1340公里，溅射沉积的多丘脊延续到山脉环外1800公里。该大陨击事件可能发生在38.5亿年前,陨击震波通过水星内部聚焦而破坏卡路里盆地的对趾区，使那里成为多丘线状(谷)区。

　　火星表面有三个大陨击盆地和20个小盆地。海腊斯(Hallas)盆地最大，扁圆形，长、短轴分别为2000公里和1600公里，深4公里，外缘山环不规则，底部被尘沙掩盖。艾西迪斯(Isidis)盆地次之，直径约1200公里，侵蚀程度比海腊斯盆地严重。阿基尔(Argyre)盆地位居第三，直径约700公里，保存程度好，较年轻。

　　木卫三是木星的最大卫星，也是太阳系中的最大卫星，其冰外壳上最大的陨击古老暗地貌是伽利略区，直径3200公里，有宽5～10公里的同心环状和放射状复杂断裂沟槽，中央是低起伏板块体。木卫三上还有各种大小和形态的陨击坑，从小的碗形坑到中等的复杂坑，乃至大的类盆地断裂等。大的(直径20～100公里)新陨击坑常有延续几百公里的亮辐射纹，坑中央有峰或穹。现仍保留完好的最大陨击盆地吉尔盖梅克(Gilgamech)的中央圆形凹陷“疤”，直径800公里，此陨击造成局部沟槽地貌及次生坑。特别有趣的是13个成串的陨击坑，这是类似于休梅克-利维9彗星碎块依次撞击木星的例证。

　　木卫四是木星的第二大卫星，其冰壳上有陨击产生的多环大盆地瓦尔哈拉(Valhalla)，其明亮的中央区直径约600公里，周围延续有6到10个同心窄环，远达1500公里，但未见辐射状溅射物沉积，底部平坦。

　　火卫一近似于三轴长为26.8，22.4，18.4公里的椭球，其表面最大陨击坑斯蒂克尼

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