隕石是什么？我參觀并研究他們?cè)谖覀冃乔蛏狭粝碌碾E石坑 _隕石

由隕石撞擊行星表面造成的撞擊坑是最基本的宇宙過程之一。信用:Eshma/Shutterstock
據(jù)The Conversation（伊麗莎白·科瓦列娃）：據(jù)我們所知，成千上萬顆小行星正在我們的太陽系中漫游。這些是由金屬、硅酸鹽和冰組成的建筑塊，是在時(shí)間之初行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星)及其衛(wèi)星聚集時(shí)遺留下來的。
在大多數(shù)情況下，小行星安靜地繞著太陽運(yùn)行——但有時(shí)它們會(huì)相互碰撞，或者與行星及其衛(wèi)星碰撞。撞擊行星表面的小行星被稱為隕石。當(dāng)隕石以每秒10公里到70公里的超高速移動(dòng)時(shí)，碰撞會(huì)釋放出巨大的能量波，并在行星表面的適當(dāng)位置留下一些東西。
這些隕石或撞擊坑看起來像傷疤。一些行星比其他行星坑坑洼洼:月球上有成千上萬個(gè)隕石坑，但地球上只有200個(gè)已確認(rèn)的隕石坑。這有幾個(gè)原因。首先，隕石在到達(dá)表面之前會(huì)在我們的大氣層中減速甚至燃盡。其次，地球的70%被水覆蓋——我們只能在陸地上看到環(huán)形山。地球也有構(gòu)造板塊，它們移動(dòng)并不斷更新地表。
我是研究撞擊坑的地球科學(xué)家。我已經(jīng)參觀了地球上10個(gè)已確認(rèn)的隕石坑，這些地方多種多樣，包括亞馬遜叢林、北極圈、中歐和南非。我甚至研究了阿波羅任務(wù)收集的月球樣本。
撞擊坑是最基本的宇宙過程之一。它通過吸積(質(zhì)量的積累)負(fù)責(zé)行星體的增長(zhǎng) 。例如，月球是年輕的地球和一顆更小的行星忒伊亞碰撞的結(jié)果。
已經(jīng)證明恐龍滅絕是由大規(guī)模撞擊事件造成的。因此，研究撞擊坑可以拓寬我們對(duì)地球演化和生命以及它可能的未來的理解。
研究撞擊物
在奧地利維也納大學(xué)完成博士論文答辯后，我搬到了南非的自由州省。最近的、最有趣的地質(zhì)遺址是Vredefort撞擊坑。它是世界上最古老和最大的已知撞擊結(jié)構(gòu)，可以追溯到大約20億年前，直徑在180公里到300公里之間。
我和其他研究人員每年都會(huì)去幾次弗德福特，收集各種數(shù)據(jù) 。撞擊坑研究幫助我結(jié)合了我的兩大愛好——變質(zhì)巖石學(xué)(巖石如何從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型)和礦物變形(它們?nèi)绾卧趬毫ο赂淖冃螤詈徒Y(jié)構(gòu)) 。
那么，撞擊坑形成后會(huì)發(fā)生什么呢？在隕石撞擊行星表面的那一刻，強(qiáng)烈的熱量(達(dá)到數(shù)千攝氏度)和壓力(數(shù)百萬個(gè)大氣壓)的結(jié)合。隕石被摧毀，部分目標(biāo)蒸發(fā) 。
那個(gè)碰撞點(diǎn)就是眾所周知的撞擊坑。它周圍和下面的地面充滿了被稱為撞擊巖的巖石。這些在其他任何地方都找不到:撞擊物不是由任何自然過程形成的，而是由隕石撞擊形成的。獨(dú)特的變形特征在已經(jīng)存在于行星表面的礦物中形成。
有時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)新的礦物，例如柯石英和鐵閃石，它們是石英的高壓變體，以及鈣閃石，它們是鋯石的高壓變體。另一個(gè)是撞擊鉆石，叫做朗斯達(dá)雷特。
尖端技術(shù)
當(dāng)然，研究撞擊物并不像用肉眼觀察或放在傳統(tǒng)顯微鏡下觀察那么簡(jiǎn)單。一種稱為透射電子顯微鏡(TEM)的技術(shù)正在推動(dòng)該領(lǐng)域的最新研究。它已經(jīng)使用了幾十年，但近年來，它的質(zhì)量和精度有了很大的提高。
TEM是一種以難以置信的高分辨率觀察撞擊巖的微米和納米結(jié)構(gòu)的方法。使用薄的、特別制備的樣品，小到幾納米的特征——大約是人類頭發(fā)直徑的1/10000——可以根據(jù)它們的組成、形狀、晶體結(jié)構(gòu)以及與周圍環(huán)境的關(guān)系來表征。晶體中的單個(gè)分子及其圖案可以被識(shí)別和成像。我們甚至可以通過分析分子的排列來確定我們正在看的是什么礦物。
這項(xiàng)技術(shù)為撞擊巖研究打開了一扇全新的大門。我們的小規(guī)模分析將揭示更多宇宙的巨大秘密。