科學新知/隕石坑的肇事者跑哪兒去了

每年12月7日至17日前後,都是雙子座流星雨大戲上演的時候。這些從夜空匆匆劃過、讓人怦然心動的「天外來客」不過是宇宙塵埃或碎片。

 

這樣的宇宙塵埃或碎片體積非常小,直徑只有一到幾公釐,大部分會在地球大氣中燃燒殆盡。還有一些,沒有在地球大氣中燃燒,或沒有燃燒完,就會落在地球上,成了微隕石。

在挪威,人們從房頂上掃一層土,就可以從裡面篩出不少宇宙微隕石。據說,每年落在地球上的微隕石有數千噸,甚至更多。

這些微隕石無法吸引人類註意,主要是因為太小。但是問題來了,那些把月球、火星、水星砸得傷痕累累的個頭更大的隕石們,它們去哪裡了?為甚麼隕石坑的照片上,只見坑,不見隕石呢?

為了揭開隕石坑之謎,科技日報記者採訪了中科院國家天文臺研究員平勁松,他將帶我們去追蹤砸出隕石坑的「肇事者」。

隕石,顧名思義,就是天上掉下來的石頭。它們在天上待得好好的,為甚麼突然掉下來?很多情況跟蘋果從樹上掉下來的原理一樣——萬有引力。比如,一塊石頭本來沿著自己的軌道執行,結果在靠近一個更大的天體的時候,受到吸引並發生軌道偏離,撞了過去。當然,還有一種可能是,這塊石頭從其他天體撞下來後直接衝著另一個天體撞過去了。

不管怎麼樣,一旦撞過去,可能會出現若干種情況。

第一種情況是,一塊隕石撞到了一個小天體。假如這個小天體質量比較小,引力比較弱,那麼隕石有可能在小天體上撞個坑,被彈了起來;再撞個坑,又被彈起來。如果隕石彈起來的速度超出了這個小天體的逃逸速度,那麼小石頭就再次進入宇宙空間,「作案」之後逃之夭夭了。

這跟人類探測器落到小行星上的情況有點類似。歐洲太空總署的「羅塞塔」探測器在降落到彗星67P上時,就是彈了兩次才最終落穩。

第二種情況是,隕石的密度比較高,比如鐵隕石,砸到了密度不太高的松軟土地上。由於重力加速度的作用,隕石的速度非常快,掉落下來後可能會直接鑽進土窟窿。它鑽得非常非常深,一塊10公分的隕石可能會鑽個一兩米深的洞。如果不把它挖出來,誰也不知道它藏在哪裡。

第三種情況是,隕石跟砸中的地表硬碰硬。要知道,子彈的速度不過每秒幾百公尺,而隕石的速度可以達到每秒十幾公裡甚至幾十公裡,攜帶著巨大的能量。它撞到行星上後,產生了巨大的衝擊力。這種衝擊力要麼把隕石自己也撞碎並濺射到很遠的地方,要麼巨大的機械能轉化成熱能,瞬間形成相當高的溫度,把隕石融化甚至氣化掉。

第四種情況是,隕石的尺度非常大,大到幾十米、幾十公裡甚至幾千公里,那就更了不得了。巨大的衝擊力相當於發生了一次大規糢的爆炸,隕石和接觸面的表面都會被融化。

有的甚至衝擊力更大。比如,隕石一直從月殼撞到了月幔,月殼和月幔產生了強大的反彈,從隕石坑中央凸起,這就形成了所謂的中央峰。這樣的隕石坑也會非常大,幾百公裡、幾千公裡都有,在月球上,它們被稱為「月海」。你仔細看金星和水星的高清照片,也會發現很多這樣的大隕石坑。

當然,隕石的尺度還可以再大一點。比如火星一樣大小的行星撞擊地球,那麼很有可能把地球撞得亂七八糟,濺射起來的物體飛到外太空,成了地球的衞星。這正是科學家提出的一種月球起源假說——40多億年前行星撞地球,把月球給撞出來了。

正是因為上述原因,雖然在隕石坑中看到隕石不是沒有可能,但是概率比較低。

關於隕石坑,還有一個奇怪的現象是,月球上傷痕遍布,而地球上卻不多見。按道理,地球年紀更大,體積也更大,被撞出隕石坑的概率應該更高才對。

其實,地球確實沒少被撞。只是在40多億年前的大撞擊時代,地球表面覆蓋著大面積的海洋,而且又有大氣、水循環、火山噴發和板塊運動,即使被隕石砸中,要麼砸到海裡去,要麼經历滄海桑田被弄沒了。

而當時的月球正處於岩漿海逐漸固化的時期,隕石只要砸過去一般都會砸出隕石坑。再加上月球並沒有厚厚的大氣層和水循環,在幹燥的氣候下,「犯案現場」得以完好保留。