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銀坑隕石坑

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銀坑隕石坑的位置

銀坑隕石坑(英語:Silverpit crater)又音譯西爾弗皮特隕石坑,是英國北海外海的海底地形,埋藏在北海海床之下,距英格蘭約克郡東岸約130公里,是以銀坑Silver pit英語Silver Pit,北海海床的一處凹陷構造)為名。銀坑隕石坑是在一個例行石油勘探收集的地震數據的分析中被發現,並在2002年公佈消息[1]。銀坑隕石坑最初被報道為英國首個已知的撞擊隕石坑。但是,後來有科學家提出了其它的起源理論[2]。科學家估計銀坑隕石坑的形成年代約為7,400萬年到4,500萬年前,相當於白堊紀晚期到始新世[3]

發現

銀坑隕石坑的地形圖,呈現出中央高峰與多重同心環地形。紅/黃部份較淺,藍/紫部分較深

銀坑隕石坑是由英國石油(British Petroleum)的石油地質學家西蒙·斯圖爾特(Simon Stewart)與Production Geoscience有限公司的菲利普·艾倫(Philip Allen)所發現。菲利普·艾倫在一次例行的石油勘探中,用震波反射尋找天然氣沉積層,發現在北海的海床之下,埋藏者一個同心圓環結構地形,距離英國約130公里。雖然該地形貌似撞擊隕石坑,但菲利普·艾倫沒有鑒定隕石坑的經驗,所以他將該地形的影像掛在辦公室的牆上,希望有人能辨認出這個地形。英國石油的西蒙·斯圖爾特為了不相干的事前往Production Geoscience有限公司,而看見這個影像,認為這是個隕石坑。兩人的撞擊理論研究,發表在2002年的《自然》(Nature)雜誌[1]

銀坑隕石坑是以所在處的銀坑魚場為名。銀坑魚場是由當地漁夫命名的,因為該處下方的海床有大型的橢圓形凹陷地形,科學家認為該處以前是個史前河谷,形成於海平面相當低的冰河期

早在宣佈發現銀坑隕石坑的三年前,已有推測認為北海的地震資料可發現一個隕石坑的存在。這個推測是根據地表的隕石坑分佈率,以及北海的面積大小,推測出北海應可發現一個隕石坑[4]

銀坑隕石坑位於海床之下,覆蓋者一層厚達1,500公尺厚的沉積層,該沉積層位在北海之下約40公尺深處。研究顯示該隕石坑形成時,該地區位於海底約50到300公尺深處[1]

起源

地質學界目前對於銀坑隕石坑的起源仍在爭論中,除了撞擊事件造成的隕石坑,其他的形成理論有坳陷鹽地形、拉裂的盆地[5],質疑該地形是否為隕石坑[6]

撞擊理論

當菲利普·艾倫與西蒙·斯圖爾特發現銀坑隕石坑時,他們否定了撞擊理論以外的其他可能。因為地形中央沒有磁力反應,火山活動被排除,如果有岩漿活動,應該會偵測到異常磁力。某些被認為是隕石坑的地形,被發現其實是坳陷鹽地形;但因為銀坑隕石坑下方的二疊紀/三疊紀地形沒有類似的變動,而被排除。另一撞擊理論的強力證據,則是該地形中央有尖峰,除了小行星撞擊以外很難形成。

其他理論

在2004年,愛丁堡大學的地質學家約翰·R·昂德希爾(John R. Underhill)提出深部地層的塌陷可用來解釋銀坑隕石坑的成因[2]。約翰·R·昂德希爾指出所有約2.5億年前的二疊紀地層都以向斜方式摺曲,而該處的二疊紀地層較薄,顯示該地形是在二疊紀時形成[2]

銀坑隕石坑的中央高峰,是撞擊理論的強烈證據,但約翰·R·昂德希爾提出質疑,他提出這中央高峰是圖像處理時修改過的[2]。但是,菲利普·艾倫與西蒙·斯圖爾特後來再次利用地震波反射製圖,證實中央高峰的存在[3]

在2007年,約翰·R·昂德希爾再度提出證據,持續反對撞擊理論。在進行大面積的地震波研究後,約翰·R·昂德希爾提出銀坑隕石坑不過是二疊紀的眾多坳陷鹽地形之一。這個結果發佈在2007年5月的美國石油地質協會會議(American Association of Petroleum Geologists)[7]

之後,約翰·R·昂德希爾持續以坳陷鹽地形的角度,研究銀坑隕石坑的形成成因,以及為何會形成類似隕石坑的形態。在2009年8月,他將論文發表在《石油地質科學》(Petroleum Geoscience)期刊[8]。在2009年10月,倫敦地質學會(Geological Society of London)舉行公開辯論,討論銀坑隕石坑是否為撞擊事件造成的地形,會議的結果較偏向約翰·R·昂德希爾的坳陷鹽地形理論。[9]

結構

銀坑隕石坑的地形圖,根據菲利普·艾倫與西蒙·斯圖爾特的2005年地震波研究繪製

白堊紀時期,銀坑隕石坑的直徑約3公里[3]。相較於陸地的隕石坑,銀坑隕石坑的周圍有多個同心圓環,最外一圈的半經約10公里,相當不尋常。這些同心圓環結構,類似木衛四(Callisto)的瓦爾哈拉撞擊坑(Valhalla),以及木衛二(Europa)的其他隕石坑[10]。正常來說,有多同心圓環的隕石坑,面積通常會比銀坑隕石坑大。如果撞擊理論正確,銀坑隕石坑的環狀山將是個爭議。另一個問題是目前已知的隕石坑都在陸地上,但有2/3的地表位在海洋中,所以水體撞擊的後果,將比陸地撞擊後果更難重建。與切薩皮克灣隕石坑(Chesapeake Bay impact crater)相比,銀坑隕石坑可能是研究最徹底的海洋撞擊地形。

多個同心圓環的另一可能成因,則是撞擊事件瞬間造成碗狀凹地,撞擊噴出的鬆軟岩屑會往中心降落,形成同心圓環。如果屬實,鬆軟岩屑將形成非常薄的地層,越接近表層的物質,更易碎。冰質衛星上的隕石坑,硬質岩層下常有鬆軟岩屑。但對岩質星體而言,這並不尋常。另一可能是,位於海床下方、銀坑隕石坑最上層的重疊白堊層,可能是撞擊造成的鬆軟岩屑[11]

撞擊事件

根據隕石坑的大小,可推算出撞擊物體的速度,以及撞擊物體的大小。根據銀坑隕石坑的大小,撞擊物體(以岩質物體計算)的寬度約120公尺,重量為2.0×109 公斤,撞擊速度將是每秒20到50公里。若是撞擊物體是彗星,造成的隕石坑將更大。

造成希克蘇魯伯隕石坑的撞擊物體,直徑估計為接近9.6公里。而造成1908年通古斯大爆炸的撞擊物體,估計為寬約60公尺的彗星或小行星,質量為4×108 公斤[12]

根據估計,一個寬120公尺的物體,若以高速撞擊海面,將激起巨大的海嘯。科學家目前在北海週遭地區,尋找當年曾有巨大海浪衝擊沿岸的岩石證據,但仍無所獲。 找不到海嘯的證據,是因為這個區域之前是陸地,有漁民在這個海域找到長毛象的化石英國發現亞特蘭提斯頁面存檔備份,存於互聯網檔案館),北海以前是陸地,在一萬多年前海水入侵慢慢沉入海底。

年代

根據隕石坑的海底平原岩石與沉積層,可用來估計其年代。撞擊事件發生後,撞擊處下方的沉積層會被噴出、重新散佈,而撞擊之後沉積的地層,則不會呈現被擾亂的狀態。在菲利普·艾倫與西蒙·斯圖爾特的研究中,他們認為銀坑隕石坑將該地的白堊紀黏土層與侏羅紀頁岩層撞擊、噴出,後由第三紀的沉積層覆蓋[1]。白堊紀結束於6,500萬年前,但根據鑿孔挖出的岩蕊,銀坑隕石坑缺乏最下層的第三紀地層。因此銀坑隕石坑最初被估計年代為6,500萬到6,000萬年前。但是,根據菲利普·艾倫與西蒙·斯圖爾特的更詳細地震學資料,其年代估計為約7,400萬到4,500萬年前,時當白堊紀晚期到始新世[3]

利用地層學的方法來估計隕石坑的年代有其爭議,加上約翰·R·昂德希爾對隕石坑的成因提出異議[2]。其他可能的估計方式包含:估計噴出物質的年代(例如玻璃隕石)、估計海嘯沉積物(可能位於北海海盆某處,未被發現)的年代[7]。若尋找到這些證據,可以加強撞擊理論。兩個位於北海的油井,位置就在同心圓環上,其挖出的岩石樣本正在研究中。若從中央尖峰挖出岩石樣本,也可用來確定隕石坑的形成理論。在此之前,科學家仍無法確認其為撞擊地形。

多重撞擊理論

銀坑隕石坑的多重環狀結構,類似木衛四(Callisto)的瓦爾哈拉撞擊坑(Valhalla)

早期對於銀坑隕石坑的年代估計,多在6,500萬到6,000萬年前,與希克蘇魯伯隕石坑的年代重疊,希克蘇魯伯隕石坑形成於約6,500萬年前,可能是恐龍滅絕的主因。目前已發現數個年代相近的大型隕石坑,都介於北緯20度到70度之間,導致科學家提出當時曾有數個物體撞擊地球的理論。

在1994年,舒梅克-李維九號彗星分裂成多塊碎片撞擊木星,顯示行星重力場潮汐力可使彗星分裂成碎片,而這些碎片會在數日之內連續撞擊行星。當彗星運行至氣態巨行星周圍時,經常受到氣體行星的重力拉扯影響,而太陽系過去極可能發生過類似的事件。

在6,500萬年前,地球可能發生過這種多重撞擊事件,但理論的證據並不充足。而某些可能隕石坑的年代,誤差值有數百萬年之久。其中,銀坑隕石坑的年代大約在7,400萬到4,500萬之間,使這個理論的可能性降低。

參考

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 (英文)Stewart SA, Allen PJ. A 20-km-diameter multi-ringed impact structure in the North Sea. Nature. 2002, 418 (6897): 520–3. PMID 12152076. doi:10.1038/nature00914. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 (英文)Underhill JR. Earth science: an alternative origin for the 'Silverpit crater'. Nature. 2004, 428 (6980): 280. PMID 15029895. doi:10.1038/nature02476. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 3.3 (英文)Stewart, S. A. & Allen, P. J. 3D seismic reflection mapping of the Silverpit multi-ringed crater, North Sea. Geological Society of America Bulletin. 2005, 117 (3): 354–368. doi:10.1130/B25591.1. (原始內容存檔於2011-12-09). 
  4. ^ Danielson, Stentor. Unusually Well Preserved Crater Found in North Sea. news.nationalgeographic.com. [2009-12-27]. (原始內容存檔於2009-07-26). 
  5. ^ (英文)K. Smith. The North Sea Silverpit Crater: impact structure or pull-apart basin?. Journal of the Geological Society. 2004, 161: 593–602. doi:10.1144/0016-764903-140. 
  6. ^ (英文)K. Thomson; P. Owen; K. Smith. Discussion on the North Sea Silverpit Crater: impact structure or pull-apart basin?. Journal of the Geological Society. 2005, 162: 217–220. doi:10.1144/0016-764904-070. 
  7. ^ 7.0 7.1 (英文)Fildes, Jonathan. UK impact crater debate heats up. BBC News. 2007-03-30 [2007-03-30]. (原始內容存檔於2007-04-07). 
  8. ^ Underhill, J.R. (2009) Role of intrusion-induced salt mobility in controlling the formation of the enigmatic "Silverpit Crater", UK Southern North Sea. Petroleum Geoscience, 15, 197–216. DOI 10.1144/1354-079309-843
  9. ^ Geological Society - Silverpit "not crater". www.geolsoc.org.uk. [2009-12-27]. [永久失效連結]
  10. ^ (英文)Allen P.J., Stewart S.A. Silverpit: the morphology of a terrestrial multi-ringed impact structure. Lunar and Planetary Science. 2003, XXXIV: 1351. 
  11. ^ (英文)Collins G.S., Turtle E.P., Melosh H.J. Numerical Simulations of Silverpit Crater Collapse. Impact Cratering: Bridging the Gap Between Modeling and Observations: 18. 2003. 
  12. ^ (英文)Foschini L. A solution for the Tunguska event. Astronomy & Astrophysics. 1999, 342: L1.  Abstract頁面存檔備份,存於互聯網檔案館

外部連結

白堊紀﹣古近紀滅絕事件
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波泰士隕石坑 希克蘇魯伯隕石坑
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