塑造太阳系行星表面，陨石撞击起到很大的作用

陨石撞击在塑造我们太阳系的行星表面方面发挥了作用，但有高能量撞击信号的记录并不多见。在地球上，我们的大气层起着屏蔽作用，使大多数陨石在到达地面之前就在高空燃烧或爆炸了。太阳系中很少有其他天体配备地震仪来记录撞击。虽然在月球上已经记录了自然撞击，但不可能将其中最强的撞击与陨石坑图像联系起来，这样就有可能确定它们的精确特征。
在火星上，InSight登陆器的SEIS仪器先前记录的撞击在300公里（200英里）范围内，与直径约10米（33英尺）的陨石坑有关。这些数据，通过声波分析，已经提高了我们对当地地壳结构的认识。
火星勘测轨道飞行器任务的卫星观察到的2021年9月18日的陨石撞击（S1000a），以及InSight任务的SEIS地震仪探测到的不同类型的波在火星地幔和地幔/核心界面的传播情况。
分别于2021年9月18日和12月24日的S1000a和S1094b撞击，在火星表面留下了两个直径超过130米（425英尺）的脚印。S1094b甚至是过去几个世纪在陆地行星上探测到的最大的撞击坑，因为它150米（500英尺）的直径超过了沙特阿拉伯的瓦巴尔坑120米（400英尺）的直径，后者被认为是这一时期地球表面上最大的撞击，比20世纪初部署第一台地震仪还要早几十年。火星上的情况也是如此，自从火星侦察轨道器（MRO）任务在16年前开始执行其轨道任务以来，从来没有探测到过这种规模的撞击。
通过结合InSight的SEIS和MRO的CTX、MARCI和HiRISE相机的地震数据，美国宇航局两个任务的国际团队已经能够在时间和空间上准确地确定这两个事件的位置。
撞击的动态和冲击波的发展已经被我们的地震仪和火星勘测轨道器的非常高分辨率的图像所记录。这使我们能够更好地了解在撞击过程中，这样一个火山口的能量是如何在地表下和大气中分布的。此外，我们现在有两个等效震级大于4的地震源，它们在火星上的位置是完全已知的，这使我们能够验证我们的上层地幔和地壳内部结构的模型，特别是在MAGIS项目框架内开发的模型。巴黎地球物理研究所SEIS实验的科学负责人、两篇文章之一的第二作者、法国国家研究机构（ANR）资助的MAGIS项目的协调人、巴黎城市大学的教授Philippe Lognonné说。
艺术家对2021年12月24日火星上Amazonis Planitia地区的陨石撞击的印象。这两颗陨石分别撞击了距离洞察号登陆点3500公里（2200英里）和7500公里（4600英里）的火星。较大的一颗估计质量为250-650吨，撞击速度为7.5公里/秒。两者都释放出足够的能量来产生表面和体积波，并向下传播到火星的核心。
对于南特大学的教授和文章的共同作者Eric Beucler来说，这些是第一个清晰可见表面波的事件。这使得我们有可能确定撞击点和InSight之间的火星地壳的平均结构。这些地壳厚度的测量是了解火星演变的基础，到目前为止，只有在InSight的观察下才有可能，这要归功于地震的体积波。此后还进行了其他表面波观测，特别是在2022年5月4日检测到4.7级地震后，这将使这些分析得以完成。
在登陆火星四周年的前几周，InSight任务及其主要仪器SEIS地震仪使得建立火星内部结构的第一个模型成为可能，并同时观察到火星的地震性和一个大气层脆弱的行星可能遇到的非常强烈的冲击。
法国国家研究机构（ANR）的主席和首席执行官Thierry Damerval说：通过MAGIS项目以及InSight和MRO记录的这些独特数据，IPGP和洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的法美团队的工作将使我们能够更好地了解陨石的极强行星撞击。
法国国家科学研究中心主席兼首席执行官Antoine Petit说：火星继续给我们带来惊喜。包括来自我们实验室的大量科学家在内的国际团队对InSight和火星轨道器数据的分析，正在帮助完善我们对火星内部的认识，并证明了这些空间任务对更好地了解太阳系的重要性。这项工作预示着未来的FSS（Farside Seismic Suite）月球任务，其目的是在月球的远侧放置一个自主地震仪。
这些奇妙的结果表明SEIS仪器的相关性和非常高的性能水平。火星继续揭示着它的秘密。利用其中一个备用的SEIS传感器，FSS任务将于2025年在月球上接替。JPL、CNES、IPGP以及他们的合作伙伴届时将能够对月球内部进行调查，以了解月球内部的情况。
1、陨石撞击的过程
简单来说，即撞击，抛射，成坑，塌陷四个阶段。
如图1、图2，为陨石坑所形成的几个阶段。




你可以把陨石坑的形成过程想象成水珠滴落到水面上，然后在水面上形成的涟漪一样。可以看到水波的中心也会鼓起来。
2、如何判断陨石撞击坑的存在
（1）有震裂锥的存在，其具有明显条纹的锥形构造，条纹高度从1厘米到几米，从锥顶到侧翼延申呈马尾状，它的存在表明该处受到过猛烈的高压撞击。
（2）矿物存在层状变形特征：组成岩石的主要矿物颗粒结构出现狭窄层状玻璃质，它们平行排列，这是矿物微观结构的证据。
（3）出现高压下的矿物相，如石英转变为柯石英。
3、典型的陨坑构造
（1）希克苏鲁伯陨击构造
是一个位在墨西哥尤卡坦半岛的撞击陨石坑，埋藏在地表之下。这个陨石坑的名称，取自于陨石坑中心附近的城市希克苏鲁伯；希克苏鲁伯在马雅语意为“恶魔的尾巴”。根据推测，陨石坑整体略呈椭圆形，平均直径约有180公里，是地球表面最大型的撞击地形。希克苏鲁伯陨石是全世界所有已知爆炸事件中规模排名第一的，规模相当于100兆吨黄色炸药（1014TNT当量）。
从岩石的同位素研究得知，希克苏鲁伯陨石坑的年代约为6,500万年前，时当白垩纪与古近纪交接时期。由于该陨石坑的规模与年代，希克苏鲁伯陨石坑常被认为是造成白垩纪-第三纪灭绝事件的成因，并造成恐龙等生物的灭绝。当时一颗直径10km的小行星或彗星以45°角撞击，破环了尤卡坦半岛的大部分。
希克苏鲁伯撞击事件会引发大规模海啸，并使大量高热灰尘进入大气层，而撞击地点会在数秒内被撞击后再度落下的喷出物覆盖。撞击体的碎片与再度落下的喷出物，会造成全球性的火风暴。而极大的撞击波可能引发各地的地震与火山爆发。撞击事件会造成大量的灰尘进入大气层，长时期遮蔽阳光，妨碍植物进行光合作用，而在食物链上层的草食性动物、肉食性动物也跟着灭亡，造成生态系统的瓦解。
撞击事件也可能造成大量的二氧化碳进入大气层中，形成明显的温室效应。该撞击很可能引起了地球自转和公转特征的改变，例如日地距离的变化，导致太阳光照强度下降，也引起了印度的火山长时间的活跃的喷发。总之多种因素，导致气候变得更加寒冷干燥温差增大等，植物光合作用下降，不利于生物的生存。
希克苏鲁伯陨击的发现是在1978年，地质学家格伦彭菲尔德（Glen Penfield）在墨西哥湾利用飞机进行地磁学调查，替墨西哥石油公司从事石油探勘工作。格伦彭菲尔德发现在尤卡坦半岛外海的海床之下，有个直径达70公里的对称环状地形，随后他调阅于1960年代制作的尤卡坦半岛重力异常图，发现尤卡坦半岛也有一个弧状地形，两者组成一个完整的圆形结构，直径达180公里宽，中心接近希克苏鲁伯。
（2）巴林杰陨击构造
大约5万年前，一颗直径40米、重达30万吨的小行星，以每秒25公里的高速冲进地球大气层，在如今的美国亚利桑那州留下方圆约1公里、深174米的大坑。它就是著名的巴林杰陨石坑，被称为“全世界第一个被科学家确认的陨石坑”。
过去科学家一直认为，它是一个死火山口。但是1903年，美国采矿工程师巴林杰提出它是由一块陨石在大约5万年前撞击地球而形成的陨石坑的看法，得到科学家的确认，此后该坑被命名为“巴林杰陨石坑”。梅洛诗教授与英国伦敦帝国大学的科学家加雷思.科林斯使用数学模型进行陨石撞击地球的计算，澄清了以下四个问题：
第一，他们发现形成巴林杰陨石坑的天外来客是一颗初始重量为30万吨、直径为40-50米的镍铁质陨石。
第二，在进入大气后到达 14公里高度时，该岩石的一半粉碎为碎片，而另一半保持完整，并以大约每秒钟12公里的速度坠向地面。
第三，计算发现，所形成的碎片逐渐扩展，在5公里高度形成了一个直径为200米的岩石碎片云，形状如同一块大烙饼。
第四，虽然陨石每秒钟12公里的速度并不算是很低，但却不足以导致岩石熔化。
（3） 弗里德堡陨击构造
弗里德堡陨石坑的直径大约是250至300公里，大于直径约200公里的索德柏立盆地和直径约170公里的希克苏鲁伯陨石坑。
因此弗里德堡陨石坑是目前地球上已确认最巨大的撞击结构。虽然位在南极洲的威尔克斯地陨石坑直径可能达到远大于弗里德堡陨石坑的500公里，但目前尚未确认。
弗里德堡陨石坑的年代超过20亿年（约20.23±0.04亿年），形成于古元古代，是地球上最古老、曾被列为最大的陨击构造之一，因此该撞击坑是已知地球年代第二古老的撞击坑，只比俄罗斯卡累利阿共和国的苏阿夫湖撞击坑的年代（约24亿年）少3亿年。该撞击坑的中心最早被认为是因为火山爆发造成的穹丘；但在1990年代中期发现了该地是撞击坑的证据，因为在附近瓦尔河的河床发现了震裂锥。
虽然在太阳系中多环结构的撞击坑相当常见，但在地球上这是少数几个多环结构的撞击坑。
因为侵蚀作用和板块运动等地质作用会将地球上大多数的多环结构撞击坑摧毁。虽然原来的坑已经被剥蚀，但从照片仍可以辩其痕迹。该撞击坑由三个同心环组成，内环直径为180km。据推算，它是由一颗直径10km的小行星撞击形成的。
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