由陨石撞击行星表面造成的撞击坑是最基本的宇宙过程之一。信用:Eshma/Shutterstock
据The Conversation（伊丽莎白·科瓦列娃）：据我们所知，成千上万颗小行星正在我们的太阳系中漫游。这些是由金属、硅酸盐和冰组成的建筑块，是在时间之初行星(水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星)及其卫星聚集时遗留下来的。
在大多数情况下，小行星安静地绕着太阳运行——但有时它们会相互碰撞，或者与行星及其卫星碰撞。撞击行星表面的小行星被称为陨石。当陨石以每秒10公里到70公里的超高速移动时，碰撞会释放出巨大的能量波，并在行星表面的适当位置留下一些东西。
这些陨石或撞击坑看起来像伤疤。一些行星比其他行星坑坑洼洼:月球上有成千上万个陨石坑，但地球上只有200个已确认的陨石坑。这有几个原因。首先，陨石在到达表面之前会在我们的大气层中减速甚至燃尽。其次，地球的70%被水覆盖——我们只能在陆地上看到环形山。地球也有构造板块，它们移动并不断更新地表。
我是研究撞击坑的地球科学家。我已经参观了地球上10个已确认的陨石坑，这些地方多种多样，包括亚马逊丛林、北极圈、中欧和南非。我甚至研究了阿波罗任务收集的月球样本。
撞击坑是最基本的宇宙过程之一。它通过吸积(质量的积累)负责行星体的增长。例如，月球是年轻的地球和一颗更小的行星忒伊亚碰撞的结果。
已经证明恐龙灭绝是由大规模撞击事件造成的。因此，研究撞击坑可以拓宽我们对地球演化和生命以及它可能的未来的理解。
研究撞击物
在奥地利维也纳大学完成博士论文答辩后，我搬到了南非的自由州省。最近的、最有趣的地质遗址是Vredefort撞击坑。它是世界上最古老和最大的已知撞击结构，可以追溯到大约20亿年前，直径在180公里到300公里之间。
我和其他研究人员每年都会去几次弗德福特，收集各种数据。撞击坑研究帮助我结合了我的两大爱好——变质岩石学(岩石如何从一种类型转变为另一种类型)和矿物变形(它们如何在压力下改变形状和结构)。
那么，撞击坑形成后会发生什么呢？在陨石撞击行星表面的那一刻，强烈的热量(达到数千摄氏度)和压力(数百万个大气压)的结合。陨石被摧毁，部分目标蒸发。
那个碰撞点就是众所周知的撞击坑。它周围和下面的地面充满了被称为撞击岩的岩石。这些在其他任何地方都找不到:撞击物不是由任何自然过程形成的，而是由陨石撞击形成的。独特的变形特征在已经存在于行星表面的矿物中形成。
有时，会发现新的矿物，例如柯石英和铁闪石，它们是石英的高压变体，以及钙闪石，它们是锆石的高压变体。另一个是撞击钻石，叫做朗斯达雷特。
尖端技术
当然，研究撞击物并不像用肉眼观察或放在传统显微镜下观察那么简单。一种称为透射电子显微镜(TEM)的技术正在推动该领域的最新研究。它已经使用了几十年，但近年来，它的质量和精度有了很大的提高。
TEM是一种以难以置信的高分辨率观察撞击岩的微米和纳米结构的方法。使用薄的、特别制备的样品，小到几纳米的特征——大约是人类头发直径的1/10000——可以根据它们的组成、形状、晶体结构以及与周围环境的关系来表征。晶体中的单个分子及其图案可以被识别和成像。我们甚至可以通过分析分子的排列来确定我们正在看的是什么矿物。
这项技术为撞击岩研究打开了一扇全新的大门。我们的小规模分析将揭示更多宇宙的巨大秘密。
