中国科学家发现全球首个高山陨石坑！陨石坑里为何总不见陨石踪迹？

据新华社等媒体报道，北京高压科学研究中心陈鸣研究员及其团队在星球撞击构造研究方面取得重大突破，于吉林省通化市发现一个奇特的陨石坑——白鸡峰陨石坑。2023年9月5日，该成果发表在英文学术期刊《极端条件下的物质与辐射》杂志上。

▲图为无人机拍摄的白鸡峰陨石坑

（研究团队供图）

陨石坑Meteorite impact crater，直译为“陨石撞击坑”，目前国际上还有一种说法是将“陨石（Meteorite）”去掉，因为“陨石坑”的形成不一定是由陨石或小行星撞击导致的，也可能是彗星，即尘埃和冰。总的来说，地球上的陨石坑是由地外小天体撞击地球表面形成的环形凹坑或环形地质构造。

尽管世界上存在着许多著名的陨石坑，如美国亚利桑那州的巴林杰陨石坑、澳大利亚沃尔夫溪陨石坑等，部分成为全球知名的旅游景点，但此前未有研究者在高山上发现过陨石坑。白鸡峰陨石坑的发现之所以引起轰动，是因为它是目前地球上已知地表垂直高差位置最大的撞击构造，也是第一个位于高山上的陨石坑。这为探索特殊地形地貌的撞击成坑机制和效应等提供一个新的研究对象。

据介绍，此次新发现的陨石坑坐落在通化市白鸡峰国家森林公园的高山顶部，直径1400米，从坑缘最高点到坑中心最低点之间的高差达400多米，呈冰斗形，如同一个巨大漏斗悬挂在高山上，宏伟壮观。白鸡峰国家森林公园素以白鸡峰山顶上覆盖着大量的“天石”而著称。大片岩石碎块堆积在山顶和山坡上，构成石瀑。然而，关于这些“天石”的成因，过去一直都是未解之谜。

▲图为撞击岩石碎块以及冲击变质证据示意图

（研究团队供图）

当小行星撞击地球的平面时，会形成一个碗状的凹坑。但当小行星坠落在地球表面的特殊地形时，爆炸点冲击波的传播形态及机制会随地形（如山脉走向）发生改变。而该研究发现，大约数万年前，一颗直径数十米的小行星以宇宙速度撞击到白鸡峰山的顶部，引发了猛烈爆炸和靶区岩石抛射，形成一个巨大的冰斗形撞击坑，塑造出“前白鸡"和"后白鸡”两个新的山峰，改变了这座山峰原有的形态。

陈鸣介绍：“白鸡峰山主要由元古代沉积岩和侏罗纪花岗岩等基岩物质构成，现在分布在山顶和山坡上的石瀑就是小行星撞击事件发生时，从坑内抛射到坑缘的砂岩和花岗岩等岩石碎块的堆积，这个发现破解了白鸡峰天石"成因之谜。在地球上，一个较大规模的陨石坑整体坐落在一座高山顶部的现象实属罕见。"这一新发现丰富了人类对星球碰撞历史的认识，为探索特殊地形地貌的撞击成坑机制和物质的冲击变质效应提供了一个新视角。

此外，陈鸣研究员在早前接受万象曰小象快跑团队采访时也曾就“陨石坑里一定有陨石吗？”“为何月球上陨石坑密布，地球上却很少见?”“研究陨石坑有何经济意义？”等问题作出解答。以下为采访原文。

陨石坑里一定有陨石吗？

陨石坑的英文，国际上现在沿用的有两种。一种直译过来的话叫“陨石撞击坑”，英文是Meteorite impact crater，但现在有种概念，就是把“陨石（Meteorite）”去掉，因为“陨石坑”的形成不一定就是陨石或是小行星撞击导致的，也可能是彗星，即尘埃和冰。所以现在陨石坑的概念，在国际上的科学术语叫Impact crater，就是“撞击坑”。上个世纪的时候，他们谈论这个陨石坑也叫Meteorite crater，在概念上是没问题的，但是对这个领域不太了解的人就会产生误解，认为陨石坑里肯定遍地都是陨石。

实际上，陨石坑里面不能说没有陨石，因为它总的来说是陨石撞击成坑的，但是我们要看它撞击的能量。如果一个30到40米的小行星，以宇宙速度撞到地球上，它就可以形成一个大概1.2公里左右的陨石坑，但是这种撞击能量在瞬间释放出来，就相当于500到600个原子弹爆炸。设想一下：如果一个地方爆掉了原子弹，我们能把弹片找出来吗？能说弹片的物质不存在吗？（相关物质是）肯定存在的，但我们找不到弹片。因为撞击核心的温度超过上万度，而且那个压力也很高，爆炸的瞬间它会气化。

所以不是所有陨石掉在地表上形成的坑都是陨石坑，陨石坑有一个很重要的科学概念，就是必须爆炸，只有撞击爆炸形成的坑，才是严格科学意义上的陨石坑。

为何月球上陨石坑密布，地球上却很少见?

月球表面有那么多重重叠叠的陨石坑，理论上地球上的陨石坑的数量，单位面积的密度跟月球上是一样的，因为我们同属于一个地月体系，地月体系在历史上受过的强烈撞击频率应该是相似的，但是月球上1公里以上的陨石，现在数出来有30万个，而我们地球上到目前为止只有200个，陨石在我们地球上跑哪去了呢？

其实这是因为地球从形成以来到现在，强烈的地质活动使得地球表面发生板块构造运动、造山运动、火山喷发、冰川运动等，此外，还有我们常见的风化剥蚀现象、洼地的沉积掩埋，这些都可以让地球表面形成的陨石坑受到破坏、侵蚀，甚至被掩埋，正因为如此，目前在地球表面保留下来的陨石坑数量比较稀少。

研究陨石坑有何意义？

当我们准备要探月，将来要探火星，还要到别的星球上去的时候，我们总是需要对这些星球表面的地质现象，有一个充分的了解。我们知道目前来说宇航员上去，涉及到很多的技术性问题，并且能上去的也是少数，那么我们要了解地外星球的，地形、地貌、地质构造情况，还是受到很大限制的。当然我们现在可以通过遥感技术实现，但是要对一个地区的地质现象、星球演化历史等方面进行了解的话，最后还是要有研究的实物，所以我们现在要派人上到月球上去，航天员上去要把样品带回来。但是目前嫦娥计划返回的样品很少很少，都是十几毫克、几百毫克、上千毫克。

实际上我们知道月球上的陨石坑和地球上的陨石坑的成因是一样的，在火星上看到的陨石坑成因也是一样的，因为它们都是一个大家庭。那如果我们在地球上能找到陨石坑，研究它的冲击效应，那我们的样品就不是毫克的这个量级了，而是吨、万吨、十万吨，我们可以在更大的规模上去研究陨石坑，那就会充实我们对地球、地外星球的形成和演化历史的了解，这是很重要的。地球陨石坑的研究可以助力或者推动我们的地外星球探测，但是实际上研究地球陨石坑的意义，还远远不止在这个方面。

我们还要考虑研究陨石坑的经济意义，比如撞击是一个温度和压力都极高的地质过程，它可以缔造某些特殊的矿产资源，比如世界上最大黄金矿产在陨石坑；世界上很大部分的石油、油气全产在陨石坑；还有世界上最大的镍矿产在陨石坑；最大的金刚石矿产在陨石坑，还有粘土矿等等，这些信息都需要通过研究陨石坑来获取。

所以总的来说，陨石坑研究是一个跨学科的科学，我们中国不能缺失它。