月球上隕石坑裡的隕石哪去了?
月球上有很多隕石坑,看那些圖片上只有坑卻沒有隕石,隕石去哪了?
碰巧看到這個問題,不是很同意高票 @風塵亂舞 的回答。這點放到最後再說,歡迎討論。
先上結論:絕大部分月球上形成撞擊坑的隕石都是熔融或氣化(melted or vaporized)掉了。
要知道通常隕石撞擊天體表面時候速度最起碼有數十千米每秒,爆破效果比TNT都不知道猛多少倍,跟原子彈倒是能比一比……結果大部分隕石就是砸下來然後碎了?我只能說……你們對隕石的力量一無所知……
隕石撞擊某個天體表面的過程主要分為三個階段:
1. 接觸和壓縮(Contact and compression)
高速撞到天體表面的隕石,首先會在接觸面形成衝擊波(shock wave)。
衝擊波同時在隕石內部和天體表面向外傳播,並劇烈壓縮兩者(等值線為壓強,單位GPa)。
這一電光火石的過程非常快,直徑20m的隕石完成這個過程也就1/1000s左右,直徑20km的隕石也就只需要一秒鐘(Melosh, 1989, 2011)。
什麼概念呢?引起1400多人受傷的2013年俄羅斯車裡雅賓斯克市小行星撞擊事件那顆隕石母體只有不到20米,傳說中滅絕了恐龍撞出了直徑180km的希克蘇魯伯隕石坑的那顆隕石,母體也就直徑10km而已。
隕石在這一過程中可以說是瞬間就被壓縮為高壓狀態(下圖中灰色扁扁的一小坨),壓強通常能達到數百GPa,而這一壓縮過程中產生的熱量會使隕石迅速熔融或氣化。當然接觸面附近天體表面的物質也一樣被熔融或氣化了。
2. 挖掘(Excavation)
衝擊波進一步擠壓和「打開」撞擊坑,同時把被擠壓的天體表面物質高速濺出(ejecta)。撞擊坑在這一過程中不斷擴大,最終會產生一個過渡撞擊坑(transient crater),直徑可達到隕石原本直徑的幾十倍。這一過程還會伴隨著天體表面附近岩石的沖積變質、破裂和撞擊波引起的震動,但這些都是天體表面原本的岩石的變化,並不是隕石自身的變化。
在撞擊坑擴大的過程中,原本被氣化的隕石和天體自身的岩石一同被快速射出撞擊坑,形成蒸汽熱柱(vapor plume,不知道翻譯成啥好orz),基本長這樣:
(圖:Meteorite Impact)
這些物質可能飄散到大氣里(會影響周圍的大氣),也可能再次落回來。如果撞擊足夠大的話,產生的vapor plume可能達到很高的速度(有時會超過該天體的逃逸速度並飛出天體),這種「撞擊污染」可能在火星大氣的早期歷史中起過重要作用。
3. 重塑(Modification)
上一階段產生的過渡撞擊坑如果比較小,基本會維持原樣,那就會形成最簡單的碗狀撞擊坑,太大的話會因為重力而坍塌,那麼撞擊坑會進一步擴大,而撞擊坑中間部分會回彈隆起,形成中央峰,然後中央峰又會不斷坍塌,再加上外界的風化,大型撞擊坑內部都會比較平坦。這個「大」和「小」的分界點隨著不同天體的表面重力加速度大小而改變,地球表面重力加速度比較大,直徑3-6km以上的撞擊坑就可能會坍塌,而月球可以維持到15km左右。這個過程已經跟最初的隕石沒什麼關係了。
↓ 月球上的碗狀撞擊坑(直徑2.5 km)和複雜撞擊坑(直徑102 km)
然後來說一下 @風塵亂舞 的回答,主要有兩個方面我覺得有需要討論之處。
1.
首先他肯定了會發生「融化和氣化」的可能性,但這並不能解釋為什麼「大型隕石坑很難找到隕石體,而小型隕石坑常常能找到」。
恰恰相反,越是大型隕石坑,衝擊波強度越大,熔融氣化得越快,越不可能碎掉。而是否熔融氣化並不是隕石成分決定的,而是撞擊速度決定的。這個閾值是12km/s,是絕大多數正常降落的隕石都能達到的速度。此外,產生的撞擊坑越大(也就是隕石本身越大越快),熔融氣化的部分也就越多(下圖注意長度比例尺不一致)。
那麼吉林一號隕石那些碎塊又是怎麼回事呢?恰恰是因為不夠大,不夠快,最主要的原因是地球大氣層的保護,隕石經過大氣層已經重量減少了很多,速度也已經被拖慢了,隕石越小,受到大氣阻礙的效果越明顯(7000kg以下的隕石通過大氣層之後幾乎失去了所有的速度,最後其實相當於只是以重力加速度從高空掉下來的大石頭而已,9000 kg的隕石還能保留 6% 的初始速度,900000 kg的隕石可以保留70%的初始速度,更大的隕石几乎不受影響),而且和大氣層摩擦加熱之後還可能已經爆了幾次碎了了幾次,最後撞到地表的衝擊力自然不可同日而語。吉林一號隕石最大的那塊不過重1770kg,撞出的撞擊坑直徑才2米……跟我們日常看到的月球上幾公里到幾百公里的撞擊坑完全不是一個尺度的,何況月球幾乎沒有大氣層的保護。至於撞擊模擬實驗中的碎裂,也是因為實驗環境下無法模擬出那麼大那麼重那麼快的撞擊體而已。當然如評論區提到的,和撞擊角度也有關係,特別傾斜的撞擊的話垂直方向的速度分量自然就小了,但除非特別傾斜撞,不然從最後形成的撞擊坑形態上是識別不了,所以反推撞擊角度很難。。。一般模擬時都是垂直撞,計算時是按45度入射角算。。。
2.
前面也已經說了,撞擊坑形態是碗狀還是平坦只是是與撞擊坑大小和天體的表面重力加速度有關,平坦只是因為太大了塌了而已,並沒有什麼特殊的原因。確實大型高速隕石可能會擊破殼層,撞出幔層物質(月球南極艾肯盆地就有這種可能),也有引起火山噴發的可能性,但並不是說大型撞擊坑一定會直接在撞擊的位置撞出了火山,而是撞擊引起的地質活動容易引起其他地方(尤其是撞擊坑位置對應的天體的反面, antipode)的火山,比如火星奧林匹斯區域的火山群的產生,就有可能是受隔了180°正對面的大型撞擊盆地希臘盆地的影響(PS:目前為止這只是猜想)……所以火山噴發的岩漿覆蓋了碎裂的隕石體這一說法我覺得並不適用於每個撞擊坑甚至大型撞擊坑……
(圖:Viking: Mars -- Kids Encyclopedia)
Reference
示意圖全部改編自Melosh (2011) Chapter 6
Melosh, H. J. (1989). Impact cratering: A geologic process. Research supported by NASA. New York, Oxford University Press (Oxford Monographs on Geology and Geophysics, No. 11), 1989, 253 p., 1.
Melosh, H. J. (2011). Planetary surface processes (Vol. 13). Cambridge University Press.
(大圖殺流量)
10月29日更新:發現希克蘇魯伯隕石坑文章中間的動圖清楚地表現了中央突起山脈形成的過程。
另外我剛看到樓下的答案,第谷環形山的輻射紋應該是隕石衝擊濺起的表面物質,或者噴出的火山熔岩造成的。最長的一條貌似有1000多公里,隕石很少能炸這麼遠。
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這是個很好的問題,題主可以先看看這張照片,這是月球上著名的第谷環形山:
你看正中不是有突起么?這就是隕石!(才怪)
其實一般大點的環形山都很難找到隕石體,反而是小隕石經常能被找到,比如現在找到最重的石隕石 - 吉林一號隕石。(題外話,記得十萬個為什麼天文冊開頭的彩圖中貌似就有這張)題主可能會注意到,這個隕石好像有很多塊啊?這就隱含了題主問題答案中的一個重要原因:碎了!
能造成大型隕石坑的隕石,墜落速度都很快。而速度大,衝擊力也大。相對於石隕石「脆弱」的質地,很容易就會使隕石碎裂成渣渣。所以很難找到完整的隕石體。那可能有人會問,隕石可不止石隕石一種,還有更結實的石鐵隕石乃至鐵隕石呢(隕石分類)?高速衝擊帶來巨大的能量釋放,而能量的一種就是熱能。大量的熱量很容易就能使石頭乃至鐵鎳等液化甚至氣化,這樣一般也就找不到了。頂多大量隕石坑樣本分析比較中可能會發現隕石氣化後的產物。
還有另外一個重要原因。假如你往沙子堆上扔石頭,你會發現坑大多是碗狀的。而如果觀察月球上的環形山,你可以看到底部大多比較平坦。這就是找不到隕石的另外一個原因 - 熔岩。高速下墜的隕石很容易擊破星球外殼,而造成大規模的火山噴發(當然需要內部熔岩還未冷卻凝固)。這些噴出來的岩漿會覆蓋環形山底部,造成平坦的表面。而碎裂的隕石體(如果還剩下的話)也很容易被這些岩漿吞噬掩埋,這就很難找到了。
那圖一環形山中央的突起不是隕石是啥呢??這一般是星球表面受衝擊反彈形成的,所以大多都在環形山正中隕石衝擊處。如果你找不到,那大概是岩漿湧出太多被掩埋了,或者經過長期演變崩塌了。
所以總的來說,隕石不是碎了就是埋了,想找的話挖地三里過篩子吧!
P.S. 其實隕石坑本身也很美嘛,不需要去糾結無情的隕石嘛。比如著名的巴林傑隕石坑。這可是在地球上哦!Google說是航拍大師揚·阿爾蒂斯-貝特朗拍攝
*其它圖片均源自網路搜索
額,除非撞擊力度非常輕微,否則隕石肯定不會在坑裡的,隕石會把自己撞碎甚至蒸發了,然後沿著隕石坑的邊緣飛出去,落在隕石坑周圍。比如巴林傑隕石:
這是撞出巴林傑隕石坑的鐵隕石,當然這只是一部分,還有其他的碎塊。可是它可不在隕石坑裡或者隕石坑的地下,而是在隕石坑附近的一個河谷里。
巴林傑隕石坑在圖片右側,圖片中央的折線就是河谷,河谷與隕石坑之間有一條公路。巴林傑隕石就是在河谷中發現的,碎片從隕石坑的邊緣飛出來,分布在隕石坑周圍,經過長久的雨水沖刷,最終都衝進了河谷里。
你可以在模擬撞擊的視頻里看到物體是怎麼飛濺到隕石坑以外的:
撞擊過程中,撞擊物體本身與破碎的表面岩石一起從邊緣飛了出來。它們會在隕石坑外著陸,形成輻射紋。
信使號拍攝的水星,可以看到照片中部和右下角的隕石坑周圍都有輻射紋,而右上角邊緣處的隕石坑的輻射紋甚至覆蓋了半個水星。水星沒有大氣層,而且接近太陽,所以撞擊水星的小天體的相對速度都非常快,產生了這些輻射紋。
至於月球,雖然月球不能保存大氣,但月球的附近仍然保留著一圈極其稀薄,只比行星際物質多一點的氣體。這些氣體中有一部分就是因為隕石撞擊而蒸發出來的。
阿波羅飛船宇航員描繪的月球日出日落時的霞光。儘管非常稀薄,然而在漆黑的宇宙中這點散射的光線已經足以被看見了。
其實一般的隕石落在月球上都會碎裂,四濺開來,像是上個回答者所說的。第谷環形山有很多放射狀條紋,這就是炸開的隕石造成的
我猜樓主小時候沒打過雪仗
首先,隕石撞擊的速度是極其巨大的。所以,隕石具有的能量也是巨大的。所以撞擊時會導致撞擊區域溫度急劇升高。以至於隕石和月球表面熔化,成液態甚至氣化。氣化的部分最終又會變成固體,但是太分散了,不容易發現。液化的部分和月表岩石混在一起了。這裡要注意一個問題,就是一滴水落到水池水裡,會有往上彈起的過程,如圖
所以隕石坑中間都會有個突起,稱為衝擊錐。這裡的物質中,隕石的成分比較高。
所以隕石坑中間都會有個突起,稱為衝擊錐。這裡的物質中,隕石的成分比較高。其實那些不是隕石坑,是被一勺子一勺子吃掉的。
這個問題好啊。通常我們看到的「坑」之所以為坑,是因為撞擊物離開了,反彈,或者移動(如腳印)。如果撞擊物留在原地,通常是高出一塊而不是坑。
除去撞擊物離開的情況,還有一種日常生活很少見的情況,撞擊物爆炸(彈坑類)。在戰爭中倒是常見。彈坑由於炸彈爆炸成細小碎片,只留下坑。隕石就是這種情況。這是伊拉克的一個彈坑
乒乓球也是沒腳的小鳥
隕石與月面撞擊時的巨大能量以及產生的超高溫,瞬間將隕石化為塵埃與氣體,消散後又落回月面形成月塵。當然就沒有隕石了。
被撿起來收藏、拍賣了呀~
隕石砸碎了 或者鑽到土裡了
月球上有密密麻麻,數之不盡的坑,而隕石都一個都沒有。所以我肯定月球上的坑只有少部份是隕石坑,絕大部份是氣泡坑,月球曾經是個液態星球,溫度非常高,不斷冒氣泡,後來不知什麼原因冷卻了。
隕石瞬間碎了,彈離月球了,因為月球的自身引力小,打個比方, 乒乓球撞到籃球上難道它會停留在籃球上嗎?
那種撞擊效果,其實很像一顆高速運行的核彈打在地面上,至於效果日本人很清楚…………
佔個坑,有時間來答一答。
摔殘了,住院了。
沒鐵礦以前的鐵怎麼來的?
彈回太空去了吧
僅僅是我的猜測:由於地球漩渦引力的關係,時常有小星星,也就是隕石,在運行的時候與月球相撞,那麼留下殘骸和隕石坑,那麼又由於漩渦引力,和撞擊反作用力,把星星與月亮拉開!這樣就沒有隕石在月亮上,但是還是有一些例外,碎片浮游,經引力穿過大氣來到地球,因為太空沒有大氣層,有的僅僅是行星之間的引力,那麼這些引力,幾乎都是垂直漩渦的,那麼沒有風的干擾,他們只會「傻傻」的相撞,有「傻傻」分開,那麼隕石坑基本都是火山型
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