星伤学：科学介入
第二节 星伤学：科学介入
从20世纪50年代初起，事情就发生了根本的变化，特别是科学家们的思想状态已完全不同于先前了。在加拿大和美国的地质学家及地球物理学家的艰辛努力下，星伤——宇宙天体轰击过地球这一理论得到了充分的证实。加拿大新魁北克陨石坑的发现使科学界产生了一股热潮，加拿大政府还制定了一项规模宏大的用摄影技术寻找陨石坑的计划。出乎学者们的预料，该计划的实施取得了惊人的成果。
对星伤的研究从此有了飞跃，星伤学应运而生，迅速变成了一门多学科交织成的崭新科学，它包括了地质学、地球物理学、物理学、宇宙化学、岩相学、矿物学、宇宙考古学等。这样就吸引了多方面的专家研究星伤。在这以前，人们只是从坑内和坑附近寻找陨石残片来证实星伤的可能性，但现在可以从各个方面来考证陨石坑了，这就为查明星伤提供了更多的机会。比如说，如果一个巨大陨石在未撞击地球前就爆炸气化，那么科学家是找不到它的残片的，但地质学的冲击变质理论却可以证明这样的爆炸造成的星伤。
欧美的一批学者在20世纪50年代兴起的星伤学热潮的鼓动下，跑遍了世界各地，陆续发现了不少大小不一的陨石坑。美国和法国的南极考察队在威尔克斯地区的冰层下也发现了一处巨大的星伤，其直径竟达240千米。通过对上百处星伤的研究，科学家们得出了一个令人震惊的结论：星伤年龄的长短，取决于地球各个地区的环境条件。在地质稳定的地区，特别是地盾带，星伤可望保存更多的时间；而在地质活动区，它们的寿命就要短些。这就能说明为什么加拿大的国土上至今存在着那么多的星伤。
不难理解，直径只有数十米的星伤用不了多久就会被自然力从地球上抹去，数百年后便会面目全非无法辨认。直径千米以内的星伤都是第四纪或第三纪的，从地质学角度来看，它们都是新近形成的。
目前，世界上一般是这样估计星伤年龄的：①直径1千米左右的星伤约100万年；②直径数千米的星伤约1千万到1亿年；③直径10千米以上的星伤约数亿年；④直径100千米以上的星伤约10亿～20亿年；⑤直径在150千米以上的星伤年龄仍在20亿年以下。
科学家们一致认为，地球上的任何星伤的年龄都不会超过20亿年，这是迄今得出的最为重要的一个结论。因为20亿年前地球表面大量存在过的陨石坑都早已消失，即使有个别的残存下来，也已经面目全非无法辨认了。
天然与人造
由陨石坠落轰击成的星伤，其直径大小不同，它们的形状也不一样。拿直径小于100米的小星伤来说，地面遭到的破坏呈机械力残迹状，陨落的物体重量一般较小，冲击速度每秒钟不超过1.2千米。坠落物撞成的无数碎片，在陨石坑内部和周围的岩屑堆积中都可找见。这样的陨石坠落所产生的能量是微不足道的。
然而，对于直径在100米以上的星伤，情况大不一样了。至于直径在100千米以上的星伤，则更是如此。在这种情况下，地面遭到的破坏留有爆炸的痕迹，陨落的天体在同地面撞击的时候完全气化。因此，在星伤内部或周围地区只能找到这个天体的少量碎块。一个巨大的物体自天而降，突然受到地面的阻力，它便得到了巨大的负加速度，当它钻入地面一定深度（有时这种深度相当于它直径的好几倍）的时候，负加速度才慢慢减弱，但亦会产生极为强大的冲击波。所以在瞬间产生的压力可与地心内部的压力（10兆帕）相比。
受冲击波影响的地区的岩石立即会压缩起来，随之出现两个现象：一是流体动力的传递，另一个是受挤压的物体爆炸性地四面八方弹射出去。任何极其猛烈的冲击，必然会造成撞击物破碎、温度激增和气化。必须强调的是这一系列过程是在瞬间完成的，往往不到1分钟就结束了。
在陨石坑周围可以找到曾熔化过的岩石和石英沙及石英玻璃，这是冲击波对于陨石坑内的岩石施以物理和化学处理的结果。
1960年后，各国专家做了大量的研究，以便能在没有陨石碎片的情况下确认星伤。其中最主要的一点是，星伤的特殊形状和它四周隆起的边缘：它内部呈辐射状，是一个压榨锥体。地球上的任何灾变，都没能造成这样的地表现象。
从地球物理学角度来看，严重的星伤必然会造成重力反常，撞击坑会被爆炸后的散落物部分地填满，出事地点的磁场亦会出现反常。
逐渐形成的撞击变相学，正在为识别星伤提供新的标准。陨石同地面撞击时的巨大压力（超过100吉帕）和高温（超过5000℃）无疑会使撞击物本身发生巨大的变化。科学家们通过仪器测得，受到强大压力的岩石结构会发生变化，高温则会使撞击物玻璃化，而只有来自宇宙的巨大陨石才会产生这么大的压力和温度。科学家们用撞击变相学研究世界各地的陨石坑，获得了令人振奋的成果。
这里要顺便指出的是，1957年后，美国科学家在地下核爆炸试验中搞了几个人工的“星伤”，其形状同陨石轰击点十分相似。最大的人工“星伤”是1962年7月代号为“塞丹事件”的核爆炸后形成的：在美国内华达州冲积平原某地地下192米处，一个10万吨级的核装置轰隆一声巨响，炸出了一个直径400米，深110米的坑穴。星伤学家对这些人工“星伤”做了多学科的研究调查，特别考察了不同地域所发生的变化，以便进一步研究地面上的星伤。
陨石轰击与星伤的关系
科学家们对轰击地球的陨石及其造成的星伤进行了复杂的对比研究。电子计算机运算的结果告诉人们，星伤同造成星伤的陨石之间的关系可以归纳为这样一个简单的公式：
（直径）/2=（质量×速度2）1/3。这里的直径是星伤的直径，陨石坠落时产生的能量和星伤的大小取决于陨石的重量和速度。当然，其他因素也是不可小视的，如陨石自身的物理性质和被撞击地段的土壤或岩石的性质等。
大多数专家认为，陨石轰击时产生的能量主要决定于陨石的密度和速度，一般约为2×106焦。这样的能量通常是由一个密度为5，撞击时的速度为每秒20千米（相当于空气中声速的66倍）的陨石所产生的。
下面是几组相应的密度和速度：(https://www.daowen.com)
密度=2，速度=31.6千米/秒；
密度=3，速度=25.8千米/秒；
密度=4，速度=22.4千米/秒；
密度=6，速度=18.3千米/秒；
密度=7，速度=16.9千米/秒；
密度=8，速度=15.8千米/秒。
科学家们认为，一般来说，陨石轰击成的星伤，其直径通常是该陨石直径的20倍。当然，陨石和着落点土壤岩石的性质不同，这一比例也有所不同。
由此可以推算，一个直径为1千米的星伤可能是由一个直径为50米的陨石轰击而成的（假如它的密度为5，速度为20千米/秒的话），也可能是一个直径相同、速度为16千米/秒的铁陨石炸成的。当时的能量约为6.6×1016焦，相当于一次7.8级的地震。如果不是爆炸后的散落物填平了坑穴的话，这样大小的星伤在地球上是比比皆是的。
直径为10千米的星伤应该是一个直径为500米的陨石轰击而成的，放出的能量约为6.6×10焦。由此可见，10千米以上的星伤都是地球所经受的极其严重的灾难的标记。
直径为20千米的星伤应该是一个直径为1千米的陨石轰击而成的，放出的能量约为5.2×10焦。直径在100千米以上的星伤是由直径为5千米以上的陨星炸成的，所放出的能量就难以用数字来表示了。平均直径为24千米的陨星可以炸成一个相当庞大的坑，其直径可达500千米。
根据美国陨石专家R.格里夫和P.罗伯逊于1979年公布的统计材料，地球上有79个确凿无疑的陨石坑，具体情况如下：
直径20千米以上的25个，直径10～20千米的16个，直径1～10千米的35个，直径1千米以下的2个，加拿大康塞普西翁湾星伤的直径不详。
迄今查明的两个最大的星伤是：加拿大的萨德伯里陨石坑和南非的弗雷德福特陨石坑。它们最初的直径都在140千米左右，岁月的流逝使它们越来越小。它们的年龄都已有20亿年。
十分有趣的是，科学家们在加拿大的魁北克地区发现了一对姐妹陨石坑，即克利尔沃特拉克斯东陨石坑和西陨石坑。2.9亿年前，一颗陨石在空中爆炸：西陨石坑直径约32千米，由一块1.1千米大小的碎片炸成；东陨石坑的直径为22千米。在直径20千米以上的星伤中，这种孪生现象是极为罕见的。这也许说明，更大的陨石在空气中爆炸是困难的。如果陨石在低空爆炸，其碎片可能轰击成同一个地面星伤，而这种情况倒是比较多的。
我们还须介绍一下法国利穆赞地区的罗什舒阿尔陨石坑，它的年龄约为1.6亿年，最初的直径是23千米，今天只有15千米了。巴黎南方大学的P.朗贝尔教授详细研究过这个星伤，认为是由一颗铁陨石或古橄铁镍陨石轰击而成的。
有争议的星伤
尽管法国地质学权威T.莫诺一再反对把星伤的名单不断扩大，各国地质学家还是不断提出证据或假设，证明一些地区的特殊地形就是星伤。
1975年，前苏联地球物理研究所的研究人员指出，里海的北半部很可能是一个巨大的星伤，那里的地势以顿涅茨湖为中心向哈萨克倾斜，这个星伤的原始直径约为350千米。上述研究人员宣布的另一个假设更为惊人：布尔喀什湖很可能是一对孪生陨石坑（又叫双星伤）湖的南部可能是一个直径为285千米的星伤，湖的东部可能是一个直径为315千米的星伤。
加拿大哈得孙湾的纳斯塔帕卡诸岛据说是陨石坑露出水面的部分，那里的星伤最初的直径有440千米，其大部分面积被水覆盖。
1964年，R.加兰特大胆提出如下设想：日本海（星伤直径为800千米）、墨西哥的坎佩切湾（星伤直径为650千米）、加勒比海上的莫斯基托湾（星伤直径为300千米）、加拿大的昂加瓦湾（星伤直径为240千米）以及阿根廷和南极的某些海湾原先都是陨石坑。
应当指出的是，陨星猛烈轰击地表时会造成地壳下陷，深度通常可达数百米。因此，上述盆状海湾或湖泊引起了学者们的注意。可以肯定，许多内陆湖和形状奇特的海湾的确是陨石轰击的伤痕。不少学者还指出，有些岛屿的圆环地形和洋底裂谷也同陨石轰击有关。