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月球上陨石坑里的陨石哪去了?

绝大部分月球上形成撞击坑的陨石,都是熔融或气化(melted or vaporized)掉了。

高速撞到天体表面的陨石,首先会在接触面形成冲击波(shock wave)。冲击波同时在陨石内部和天体表面向外传播,并剧烈压缩两者(等值线为压强,单位GPa)。这一电光火石的过程非常快,直径20米的陨石完成这个过程也就1/1000秒左右,直径20千米的陨石也就只需要1秒钟。

什么概念呢?引起1400多人受伤的2013年俄罗斯车里雅宾斯克市小行星撞击事件那颗陨石只有不到20米;传说中灭绝了恐龙撞出了直径180千米的希克苏鲁伯陨石坑的那颗陨石,直径也就10千米而已。

陨石在这一过程中可以说是瞬间就被压缩为高压状态,压强通常能达到数百GPa,而这一压缩过程中产生的热量会使陨石迅速熔融或气化。当然接触面附近天体表面的物质也一样被熔融或气化了。

在撞击坑扩大的过程中,原本被气化的陨石和天体自身的岩石一同被快速射出撞击坑,形成蒸汽热柱(vapor plume)。这些物质可能飘散到大气里(会影响周围的大气),也可能再次落回来。如果撞击足够大的话,产生的蒸汽热柱可能达到很高的速度(有时会超过该天体的逃逸速度并飞出天体),这种“撞击污染”可能在火星大气的早期历史中起过重要作用。

上一阶段产生的过渡撞击坑如果比较小,基本会维持原样,那就会形成最简单的碗状撞击坑。太大的话会因为重力而坍塌,那么撞击坑会进一步扩大,而撞击坑中间部分会回弹隆起,形成中央峰;然后中央峰又会不断坍塌,再加上外界的风化,大型撞击坑内部都会比较平坦。这个“大”和“小”的分界点随着不同天体的表面重力加速度大小而改变,地球表面重力加速度比较大,直径3千米-6千米以上的撞击坑就可能会坍塌,而月球可以维持到15千米左右。当然这个过程已经跟最初的陨石没什么关系了。

本文来自:《科技生活》周刊
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