越来越多的迹象表明：行星状物体同地球的碰撞能够深深地影响局部的地质学，并证明：一些非常巨大的陨星的撞击可能已影响了地球的演变与在它上面生存的生命。

由地外物体的撞击所形成的一些坑不仅是遍及太阳系的一种共同的现象，而且还比得上像形成行星最初表面的最重要的地质过程一样的火山作用。由空间飞行器考察月球、火星以及最近对巨行星——木星和土星的两个冰冻卫星考察所发回的图像，已非常详细地揭示了这些行星的表面。在许多情况下，这些表面确实已覆盖了纵横绵延1000公里的撞击坑。这些熟悉“月中人”的脸部特征，实际上都是由黑色玄武的_岩占据的撞击盆地。这些盆地和大部分撞击坑是约40亿年前诞生行星时，由散失的岩屑碰撞形成的。

诸如月球、火星之类的行星体都披着厚实稳固的外壳，或叫岩石圈，并保留了它们早先的成火山口状的地壳部分。相反，地球的岩石圈是浅薄的，并划分成一直处于不停运动的相互连锁的板块系统。这些板块的地壳构造运动和风化的作用，使地球的表面不断地变化和变动着。因此，今日的地球已经从形状上失去了记载它最早撞击坑的“摇篮史”。

与最初6亿年剧烈碰撞的时期相比，太阳系现在的处境是宁静得多了。尽管行星际物体还继续碰击地球，但比率降低了，数量更少了。现在每天约有100吨的地外物体进入地球的大气层。但它们中的大多数在经过地球大气层期间就成了被烧毁的宇宙尘埃。

可是，在好几百万年的地质时间尺度上，还是有一些较大的物体和地球碰撞过的。这些物体就是阿波罗体，它们是那些轨道与地球轨道相交的行星际物体的一族。最近估计，直径大于1000公尺的阿波罗体大约有1200个。尽管某个阿波罗体和地球在同一时间在同一位置的机会是不多的，可是碰撞的“事故”在过去却已经有记载，将来无疑还会发生。地球上的许多撞击坑就是过去碰撞的证据。

迄今为止，已被发现的直径大于1公里的撞击坑，在地球上大约有100个。其中大多数发现在地质上古老的、中心稳定的陆地地区，例如加拿大地盾以及有关的平卧型地区——内陆平原上地壳构造未被搅动的台地沉积。已知撞击坑数量上相对之少不仅反映高度活动性的地球消除撞击“伤痕”的能力，而且也反映要识别出这些已被风化、剥蚀甚至已被掩埋了的撞击坑是何等的困难。根据对一些已知撞击坑数量和年代的统计分析，估计在地球陆地的某个地方，每隔几百万年就会形成一个直径10 ~ 20公里的撞击坑。

一些规模大的撞击都是异常迅速的，同时耗散着非常巨大的能量。阿波罗体撞击地球的平均速度大约达每秒25公里。这个量级的速度在日常生活中是没有什么意义的。不过不妨设想一下这个速度：你假定要从渥太华乘飞机到蒙特利尔去（160公里距离），正当飞机开始起飞时，阿波罗体刚巧经过头顶，而当飞机几乎完全离开地面时，阿波罗体早已飞越蒙特利尔了。

要正确测定在一次重大撞击活动中所包含的能量同样是颇为困难的。一个直径200米左右的以这种宇宙速度撞击地球的物体，竟能释放出相当于约1亿吨梯恩梯爆炸的能量。这样一个小的物体具有足以产生像加拿大安大略省阿尔冈昆公园中4公里大小布仑特陨石坑那样差不多大小撞击坑的能量。

规模大的撞击陨石坑形成通常不属传统地质过程范围。与风化、沉积、火山作用以及较小规模的地壳运动不一样，巨大的撞击过程是既不能够直接测查到，也无法能够实验重复的！即使是原子弹爆炸也非常难以接近一些比较小的撞击中所含有的能量。考察行星的图像对撞击坑的形成提供了重要的信息，但却说明不了多少地质学上的问题。正因为如此，地球上的撞击坑就成了重要的研究对象。对地球上一些撞击坑进行地质学和地球物理学研究，例如对地质学家们现在在加拿大识别的二十三个撞击坑的研究，提供了远远超过少量撞击坑可能揭示的有关撞击过程的资料。通过把对地球和行星的研究结果与实验和理论上的研究相综合，我们现在得出一个非常清晰的在一次撞击过程中所发生的情景。当一个物体以每秒25公里的速度撞击地球时，它穿入地面的深度差不多接近于它的直径。当这个撞击体穿入地表并逐渐减速时，由于它的宇宙速度而被贮存在自身的巨大能量通过外旋运动的冲击波被转移到地面。冲击波压缩岩石并在同时使它们加速离开撞击点。在撞击点上，冲击压是以兆巴为单位来计算的，比正常大气压力强几百万倍；同时，初始径向加速度达每秒几千公尺。随着冲击波之后是一系列的释放被，并使岩石恢复正常的压力。

当岩石释压时，并不使由冲击波猛压进的能量全部复放，而这过剩的能量以热的形式出现了，在一些大的撞击情况发生时，撞击物体和受击地区的许多岩石都被汽化或被融化。最初，这些撞击融化岩能达到摄氏几千度的高温，比火山喷射出的熔岩还要灼热好多倍。离撞击点较远的地方，岩石能保持未被融化的样子，但是却永远改变成特有的变形特征，例如变成碎裂屑锥，微细的断层，固体状玻璃等。这些效应被传统称为“撞击变态特征”，是我们赖以辨认地球上古代撞击坑的主要手段。

释放波还改变被冲击波加速的某些岩石的方向，使这些岩石的运动朝上方偏转，并导致了受击地表的坑状和向上喷射。喷射物质的总量大约为撞击休的1000倍。由于受击作用和受撞击岩石的位移，形成了一个坑穴。纵横几公里的撞击坑在大约1分钟的时间内就形成了。这一分钟的时间跨度能同以百万年单位计算的比较普遍的地质过程相对照。绝大多数向外抛出的岩块散落在数倍于陨石坑直径的范围内，不过也有些早喷出去的物体以高速飞散后，可能被弹上了高空平流层，朝更远的地方扩散了。

由喷射和位移所造成的坑穴深度最初约为其直径的三分之阿尔冈昆公园的布伦特陨石坑，刚形成时宽约3千公尺，深1千公尺以上——和大峡谷部分地区的深度相似。这种初始坑腔是异常不稳定的，被松动的及破裂的坑壁向下塌落，其碎石和角砾岩填满部分坑底，从而使最终的撞击坑范围较前扩大了。像这样形成的撞击坑都称为简单的，或碗形撞击坑。超过某个临界直径，撞击坑就变成复杂结构的了。所谓临界直径在行星之间是不同的，同时也是撞击物质的性质和行星引力强度的函数。在地球上，布伦特陨石坑是著名的最大的简单的晶体岩型撞击坑；而直径大于四至五公里时，都属于复杂型撞击坑。这些复杂结构都比较浅，深度与直径的比在1：10左右，并且都以中心升起的岩峰与或岩环为其特征。在简单撞击坑中形成最初碗形坑腔的这些位移显然没有被锁住，坑腔的底层以复杂结构形式重新向上弹起，形成了一个具有中心岩峰或岩环的较浅的结构。这个回跳如何出现，确实仍然是形坑作用研究中理解得很少的部分。各种不同的明显的轮廓线表明：这些岩石在回弹中没有力量或仅有微弱的力量。这个力量的不足以及这些与卵石被抛进水中时所看到波纹相似的环圈构造，导致人们应用“流体动力学特征”来描述当地面隆起时所发生的一切。

由于地球上已知的撞击坑为数尚不多，有人可能会认为：在地球上，撞击坑是一个比较次要的地质学过程。很少有人怀疑：它已对撞击点和周围的局部地质学具有深远的影响。不过何谓局部？这个定义本身也是相比较而存在的。形成加拿大魁北克省21亿年古老的马尼瓜肯撞击结构的能量相当于一年内全球发生地震释放出的总能量的100 ~ 1000倍，该能量集中于某地，持续一分钟，形成了直径大约75 ~ 100公里的撞击坑，原来在地下几公里处的岩石被翻上来形成今天立在地面约500公尺高的中心峰。有1000立方公里的受撞击岩被融化，在2万平方公里的面积范围内的岩石上仍然能看到这次撞击留下的许多痕迹。

某种迹象证明：一些年代较近的规模大的撞击活动也可能已经影响过全球。许多地球化学资料表明：在6500万年前标志白垩纪与第三纪之间边界的沉积层中积聚了大量的地外物质，包括铱和其他重金属等陨星物质，而不是地球外壳的物质，这个边界层与当时在地球上生活的差不多一半动物种类的大量灭绝有关。有人认为是因为某次重大的撞击活动产生的骤然气候变化，导致许多生物，包括当时占统治地位的恐龙的厄运。

还有，在3800万年前的渐新世与始新世之间的边界层已发掘到可能是撞击对地球上生命造成影响的证据。在这个边界层出现相似的地外特征。这个特征不仅与地球上百分之七十生长在热带海洋的海洋微生物体的消失相符，而且与北半球哺乳动物和花被植物群中许多重大变化相符。在白垩纪——第三纪边界相应的年代里，没有发现非常巨大的撞击坑。因此许多人假设：当时的撞击发生在海洋中。这个假设得到了某些地球化学资料的支持。不过，在探索渐新世和始新世之间的边界层时，可能已有某些线索在西伯利亚有一个叫鲍别格（Popigai）的撞击结构，直径约100公里，形成期约介于3400 ~ 4000万年以前。但是，要把这次撞击与全球范围生物变化之间的联系的作为肯定的研究假设，还需要进行大量的研究。

尽管证据没有被保存下来，但地球早先一定已经常遭受到那些曾经同其他星球相撞并留下了直径一千公里撞击坑的大型物体流的“袭击”。这些巨大撞击活动的影响确实是全球性的。例如，在月球上形成1300公里雨海Mare lmbrium盆地的撞击活动所释放掉的能量为地球一年中所释放能量的100万倍。如此巨大的能量可把地球地壳50公里深处的岩石掀翻过来，喷射出1000万立方公里的物体，融化掉差不多能覆盖华盛顿州和俄勒冈州的整个哥伦比亚河谷的玄武岩层。

除了上述直接影响外，这些盆地的形成还造成月球持续长达10亿年的巨大的固定的热异常现象。这类“事件”对地球早先历史过程发生过什么影响还有待探索。早先可能已有25个直径大于1000公里的撞击盆地出现在这个早期的地球上，从而了解这些形成盆地的活动还可能有助于解开海洋地壳和陆地地壳间的基本差异之谜。不管情况怎样，最近的许多发现已经使得撞击成坑从一个次要的科学上罕见的事例上升到行星早先历史中的一个基本地质学过程。看来陨石撞击坑作用可能已对地球的演变和在它上面生存的生命扮演过某种至关重要的角色。

[New Scientist，1983年11月]

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*理查德·格瑞夫博士是美国罗德岛州普洛维斯市布朗大学行星地质系副教授。