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歷史

丹尼爾·巴林杰是第一位將一個(gè)地球上的地質(zhì)形態(tài)確認(rèn)為撞擊坑的人：他指出美國(guó)亞利桑那州的巴林杰隕石坑是一個(gè)撞擊坑。但是當(dāng)時(shí)他的理論沒(méi)有獲得很多支持者，當(dāng)時(shí)大多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為地球上沒(méi)有遺留下來(lái)的撞擊坑。

巴林杰隕石坑

1920年代美國(guó)地質(zhì)學(xué)家沃爾特·布克（Walter H. Bucher）研究了美國(guó)境內(nèi)的一系列環(huán)形山，最后他認(rèn)為這些環(huán)形山是有巨大的爆炸事件造成的，但是他認(rèn)為這些爆炸事件是強(qiáng)烈的火山爆發(fā)造成的。但是1936年其他地質(zhì)學(xué)家得出結(jié)論認(rèn)為這些環(huán)形山可能是由撞擊造成的。

這個(gè)問(wèn)題一直到1960年代依然未完全解決，這個(gè)時(shí)期的一系列研究，尤其是尤金·舒梅克的詳細(xì)研究提供了明確的證據(jù)證明這些環(huán)形山是由撞擊形成的，這些研究確認(rèn)了一系列只有通過(guò)撞擊才會(huì)產(chǎn)生的沖擊變態(tài)，其中最知名的是沖擊石英。

使用這些研究所獲得的新的判斷手段一些地質(zhì)學(xué)家開(kāi)始在全世界尋找撞擊坑，到1970年他們已經(jīng)初步斷定了50多個(gè)撞擊坑。

雖然如此他們的結(jié)果依然很有爭(zhēng)議。但是當(dāng)時(shí)正在進(jìn)行的阿波羅計(jì)劃給科學(xué)家提供了直接的月球上的撞擊坑的數(shù)據(jù)。月球上的風(fēng)化極小，因此其表面的撞擊坑幾乎可以無(wú)限長(zhǎng)地保留著。由于地球與月球上的撞擊坑密度應(yīng)該相差不多，因此這些數(shù)據(jù)明顯地顯示了地球上應(yīng)該有更多的撞擊坑。

地球上已知的撞擊坑的形成時(shí)間從在約1000年前到20億年以前。不過(guò)二億年以前的撞擊坑很少找到，因?yàn)榈刭|(zhì)過(guò)程將大多數(shù)老的撞擊坑磨滅了。大多數(shù)已知的撞擊坑位于大陸內(nèi)部比較穩(wěn)定的地區(qū)。水面以下海底的撞擊坑很少被找到。首先因?yàn)樗驴碧揭廊槐容^困難，其次因?yàn)楹５椎淖矒艨右脖容^容易被磨滅或者通過(guò)板塊運(yùn)動(dòng)潛沉到地球內(nèi)部。

目前的估計(jì)是現(xiàn)在約每一百萬(wàn)年在地球上會(huì)形成一至三個(gè)直徑超過(guò)20公里的撞擊坑。按照這個(gè)估計(jì)目前在地球表面還有許多沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的年輕的撞擊坑。

形成和結(jié)構(gòu)

撞擊坑形成過(guò)程，說(shuō)明文字為西班牙文

在地球上撞擊坑形成的條件是一個(gè)物體以11.6km/s以上的速度從外空與地球相撞。在這個(gè)過(guò)程中這個(gè)物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能，重的隕石釋放出來(lái)的能量可以達(dá)到相當(dāng)于上千噸TNT爆炸所釋放出來(lái)的能量，這個(gè)能量級(jí)相當(dāng)于核爆炸所釋放出來(lái)的能量。目前地震儀平均約每年紀(jì)錄到一次大于一千噸TNT能量的撞擊，這些撞擊一般發(fā)生在大洋中。

假如隕石的質(zhì)量超過(guò)1000噸的話大氣層基本上對(duì)它沒(méi)有減速的作用。隕石表面的溫度和壓力會(huì)非常高。球粒隕石和碳質(zhì)球粒隕石在這種狀況下會(huì)在它們與地面撞擊以前就被破壞，但是鐵-鎳金屬隕石的結(jié)構(gòu)足夠強(qiáng)，可以與地面撞擊造成巨大爆炸。

當(dāng)隕石與地面相撞時(shí)它將當(dāng)?shù)氐目諝?、水和巖石壓縮為極熱的等離子體。這個(gè)等離子體向外快速擴(kuò)張，并迅速冷卻。它與其它被投射的物件以軌道或近軌道速度被拋出。它們甚至可以完全脫離地球的引力，有些甚至可以在其它行星表面成為隕石墜落。沒(méi)有空氣的天體表面往往還可以看到從撞擊坑向外輻射的外拋物留下的痕跡。不過(guò)在此應(yīng)該提到的是關(guān)于這些輻射線的產(chǎn)生原理還有其它、非撞擊的理論。

在等離子體內(nèi)部非常高能的化學(xué)反應(yīng)會(huì)發(fā)生，比如在地球上鹽水和空氣可以合成非常強(qiáng)的酸。等離子體內(nèi)氣化的巖石會(huì)凝結(jié)成水滴形的似黑曜巖，這些似曜巖可以分布到撞擊點(diǎn)周圍很大的范圍里。但是也有人認(rèn)為似曜巖不僅僅是撞擊產(chǎn)生的。比如世界上最大和最年輕的似曜巖區(qū)（位于澳大利亞周邊，約70萬(wàn)年）就缺乏一個(gè)撞擊坑。假如這里的似曜巖的確是由于撞擊所形成的，那么這么大的一個(gè)撞擊坑肯定不會(huì)在過(guò)去一百萬(wàn)年中被磨滅。

海上撞擊所造成的危害比陸上撞擊的要大得多。大的隕石可以一直沖到海底，在海上造成巨大的海嘯。據(jù)計(jì)算希克蘇魯伯的撞擊造成了50至100米高的海嘯，在內(nèi)陸數(shù)千米處形成了堆積。

不論是在陸上還是海上撞擊的結(jié)果總是一個(gè)撞擊坑。撞擊坑有兩種形式：“簡(jiǎn)單”的和“復(fù)雜”的。巴林杰隕石坑是一個(gè)典型的簡(jiǎn)單撞擊坑，它就是地面上的一個(gè)坑。簡(jiǎn)單的撞擊坑直徑一般都小于四千米。

復(fù)雜的撞擊坑一般比較大，中央有一個(gè)中心山，周圍環(huán)繞著溝，還有一或多個(gè)邊。中心山是由于撞擊后地下的反射造成的。這樣的撞擊坑有點(diǎn)像凍結(jié)在地面上的滴入水池里的水滴。

土衛(wèi)一上的大撞擊坑

不論是簡(jiǎn)單的還是復(fù)雜的撞擊坑其大小決定于隕石的大小以及撞擊處的物質(zhì)。比較松軟的物質(zhì)所形成的撞擊坑比比較脆的物質(zhì)所形成的撞擊坑要小。撞擊坑的大小和形狀隨時(shí)間變化。剛剛形成的撞擊坑由于散熱而收縮。在地球表面隨時(shí)間的延續(xù)風(fēng)化以及其它地質(zhì)過(guò)程將撞擊坑掩藏起來(lái)了。巴林杰隕石坑是地球上保存最好的撞擊坑之一，但是它只是在約五萬(wàn)年前形成的。而6500萬(wàn)年老的?？颂K魯伯撞擊坑雖然是地球上最大的撞擊坑之一，但是在地球表面上已經(jīng)看不到它的痕跡了。

有些火山口看上去像撞擊坑，而大理石除可以通過(guò)撞擊形成外也可以通過(guò)其它過(guò)程形成。不爆炸性的火山口一般很容易與撞擊坑區(qū)分，因?yàn)樗鼈冃螤畈灰?guī)則，而且還有巖漿流和其它火山物質(zhì)。只有金星上的撞擊坑也有融化的物質(zhì)流淌。

撞擊坑最不同的標(biāo)志是巖石受到的沖擊變態(tài)如碎裂屑錐、熔化的巖石和晶體變形。比較困難的是至少在簡(jiǎn)單的撞擊坑里這些物質(zhì)比較趨向于被深埋。但是在復(fù)雜的撞擊坑里可以在中心上射的部分找到它們。

可以用來(lái)辨認(rèn)撞擊坑的特征有：

撞擊坑底部有一層“大理石化”的巖石。

碎裂屑錐，這是巖石上V形的凹坑，尤其在細(xì)粒的巖石上容易產(chǎn)生這樣的碎裂屑錐。不過(guò)一些學(xué)術(shù)論文報(bào)道說(shuō)在火山噴射物中也有碎裂屑錐。

高溫巖石比如溶化過(guò)得硬和焊在一起的沙塊、似曜巖以及溶化的巖石飛濺后形成的玻璃。不過(guò)有些學(xué)者懷疑似曜巖可以作為撞擊坑的特征。在一些火山地帶也有似曜巖被發(fā)現(xiàn)，此外似曜巖一般比典型的撞擊巖石要干。撞擊后溶化的巖石類似火山巖，但是它們包含有沒(méi)有溶化的巖層的碎片，組成不尋常的、大面積的覆蓋面，它們的化學(xué)成分也比從地球深處噴出來(lái)的火山巖要復(fù)雜。此外它們往往含有在隕石中比較多的微量元素如鎳、鉑、銥、鈷等。

礦物中的微壓力變形。這包括石英和長(zhǎng)石中晶體破裂、高壓物質(zhì)如金剛石的形成、沖擊石英的變形如重硅石和斜硅石。

除火山外地下核爆炸也會(huì)造成類似于撞擊坑的坑。事實(shí)上世界上坑最密集的地區(qū)是美國(guó)的內(nèi)華達(dá)測(cè)試基地。

參見(jiàn)

地球撞擊坑列表

月球環(huán)形山列表

月球隕石坑

撞擊坑計(jì)數(shù)

撞擊事件

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