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巴林杰陨石坑

地球表面的一處撞擊坑

35°01′37.17″N 111°01′20.62″W / 35.0269917°N 111.0223944°W / 35.0269917; -111.0223944

巴林杰陨石坑
流星陨石坑
撞击坑/结构
信心已确认[1]
直径1.186千米（0.737英里）
深度170米（560英尺）
隆起45米（148英尺）
撞击物直径50米（160英尺）
年龄50,000年
暴露是
已钻探是
撞击物类型铁陨石
位置
位置可可尼诺县
地理坐标系35°1′38″N 111°1′21″W / 35.02722°N 111.02250°W / 35.02722; -111.02250
国家美国
区域US-AZ
州亚利桑那州
巴林杰陨石坑在亚利桑那州的位置
巴林杰陨石坑
巴林杰陨石坑
亚利桑那州巴林杰陨石坑的位置
路线40号州际公路（英语：Interstate 40 in Arizona）
美国国家自然地标
评定时间1967年11月
霍勒辛格陨石是巴林杰陨石坑周围寻获的最大陨石碎片，现存于陨石坑旁的游客中心内。
巴林杰陨石坑卫星影像。代亚布罗峡谷（旱谷）位于西方（影像中左方）。陨石命名由来的鬼镇代亚布罗峡谷镇位于峡谷北方，未被摄入影像内。

巴林杰陨石坑（英语：Barringer Crater或Meteor Crater）位于美国亚利桑那州北部的沙漠中，旗杆市东方约69公里处，接近温斯洛，因保存完好而颇具知名度。因为美国内政部通常会以距离某天然地标最近的邮局名称为该地命名，而最近的邮局名称是“Meteor”，美国内政部将它命名为“Meteor Crater”[2]。巴林杰陨石坑起初被命名为“代亚布罗峡谷陨石坑”（Canyon Diablo Crater），而造成该陨石坑的陨石残骸被命名为代亚布罗峡谷陨石。科学家则将它称为“Barringer Crater”作为对首位提出成因是陨石撞击的科学家丹尼尔·巴林杰的尊敬[3]。该撞击坑是巴林杰家族的私人公司巴林杰陨石坑公司的财产[4]，而该公司称巴林杰陨石坑是“地球上最著名，保存最完好的陨石坑”[5]。

尽管巴林杰陨石坑在地质学研究上极具重要性，但它并没有被列为联邦政府管辖的国家纪念区予以保护。1967年11月该地被列为美国国家天然地标[6]。

陨石坑位在海拔1740公尺的高原上，直径1200公尺，深达170公尺，周围围绕著45公尺高的隆起地形。巴林杰陨石坑的基岩上方已经被厚达210到240公尺的砾石层覆盖[7]。巴林杰陨石坑最引人注意的是它的接近方型外观，一般相信是因为受到撞击地点在撞击前就存在的地层中节理影响[8]。

成因

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据信巴林杰陨石坑是在约50000年前的更新世[9][10]，当时科罗拉多高原的气候远比今日冷而潮湿，是散布著数个小规模森林的广大草原，并且有真猛犸象和地懒栖息[来源请求]。一般相信当时的科罗拉多高原并无人类居住，美洲早期居民的最早考古纪录远晚于巴林杰陨石坑形成年代[11]。

根据推测，形成巴林杰陨石坑的陨石是一颗直径50公尺左右的镍铁质陨石，而撞击速度至少达到每秒数公里。陨石撞击所释放的能量相当于10兆吨黄色炸药。撞击时的速度各家推论不一，最早的模拟认为撞击速度达到每秒20公里，但近年的研究认为撞击速度应是较慢的每秒12.8公里。一般相信大约一半的陨石体在撞击前就已在大气层中气化[12]。

陨石本身在撞击时大部分被气化，只有极少数陨石碎片散布在陨石坑周围[13]。

发现与调查

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巴林杰陨石坑在19世纪被来自欧洲的移民者发现以后，引起了科学家的关注。最早该陨石坑是以距离最近的聚落，即位于西北方12公里，现在是鬼镇的代亚布罗峡谷镇命名。一开始认为它是因为火山活动而形成，这并不是一个不合理的假设，因为圣佛兰西斯科火山区（San Francisco volcanic field）在它的西方只有64公里处[来源请求]。

 
2010年9月的巴林杰陨石坑航照影像。
 
在巴林杰陨石坑环北半部望向坑内。在远方环南半部铁锈色区域是1929年最后的陨石开采区域，该区域当时被认为有大块的陨石存在。陨石坑环南半部周围的岩石都被抬升。

格罗夫·卡尔·吉尔伯特

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1891年美国地质调查局的首席地质学家格罗夫·卡尔·吉尔伯特调查了巴林杰陨石坑，他的结论是因为火山蒸气爆发而形成。吉尔伯特假设如果它是因为陨石撞击而形成，将会有大量的陨石物质散布在陨石坑环周围。他也假设有大型陨石埋藏在陨石坑下方，造成巨大的磁场异常。吉尔伯特的计算认为撞击的陨石体积和周围陨石碎片体积应该接近相等，所以假设的撞击物大部分的质量消失了，而且没有造成磁场异常。吉尔伯特表示在撞击坑环周围发现陨石碎片是巧合，并且在1895年中进行了一系列的演讲以阐述他的结论[14]。1892年时吉尔伯特则是提出月球上的环形山是陨石撞击，而非火山活动而形成的第一人[15]。

丹尼尔·巴林杰

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巴林杰计画开采陨石铁时使用的地质剖面图。

1903年，采矿工程师出身的企业家丹尼尔·巴林杰认为巴林杰陨石坑是因为一颗巨大的铁质陨石撞击而形成。巴林杰的公司标准钢铁公司因此要求对当地拥有采矿权[16]，并获得了当时的美国总统西奥多·罗斯福签发的公地持有证[17]。自1903年起巴林杰的公司获得了自陨石坑中心算起2.6平方公里的土地[18]。而巴林杰拥有的土地则从中心为起点被分成四个象限，从西北方顺时针方向分别命名为金星、火星、木星和土星。1906年西奥多·罗斯福准许在附近建立一个名称是“Meteor”的新邮局（在这之前最近的邮局是位在48公里以外的温斯洛）[来源请求]。

标准钢铁公司在1903到1905年间对巴林杰陨石坑进行研究，结论是它是由陨石撞击形成的。巴林杰和他的伙伴，数学家和物理学家班杰明·丘·提尔曼于1906年向美国地质调查局发表了巴林杰陨石坑形成的撞击理论相关证据第一篇论文。该篇论文被发表在《费城自然科学学院会议记录》（Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia）[19]。

巴林杰的观点受到了质疑，当时的人并不愿意承认陨石在地球地质中所扮演的角色。巴林杰坚持他的理论，并开始寻找能支持他的理论的陨石。来自欧洲的移民首次发现该陨石坑时，陨石坑周围的平原被总重量大约30公吨的大型氧化铁质陨石碎片覆盖，因此巴林杰相信撞击的陨石有很大一部分仍存在于坑底之下。但在巴林杰那个撞击物理知识相当贫乏的年代，他并不知道陨石在撞击时大部分都被气化。他花了27年时间尝试寻找大量的陨石铁储存区，并钻探了一座深度419公尺的井，但并未找到大量铁存在[来源请求]。

巴林杰于1894年投资位于亚利桑那州科奇斯县皮尔斯附近的银矿，并获利1500万美金。而巴林杰对于开采巴林杰陨石坑的铁矿有极大的野心[20]，他推测产生如此巨大的陨石坑必须要由质量大约1亿公吨的陨石撞击[14]，最近的估算则只有30万公吨，只有巴林杰预测的千分之三。在陨石坑找到的铁矿在当时每公吨价格125美金，因此他认为自己正寻找一个价值相信超过10亿美金的矿脉（1903年币值）[20]。

尽管在20世纪初经过巴林杰的发现[21]，直到1950年代行星科学这一领域发展成熟，并且对陨石坑形成机制有更多了解以前，巴林杰的观点仍长期受到其他地质学家质疑。陨石坑研究的早期推动者赫尔曼·勒罗伊·费尔柴德（Herman Leroy Fairchild）教授于1930年在《科学》期刊发表了一篇以巴林杰陨石坑为例子的陨石坑研究论文[12][22]。

尤金·舒梅克

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巴林杰陨石坑另一侧航空影像

1960年，尤金·舒梅克的研究确认了巴林杰的假设是正确的。而关键性的发现就是在巴林杰陨石坑旁发现了相当少见的二氧化矽矿物斯石英和柯石英。这两种矿物只会形成于含石英的岩石受到瞬间巨大压力时才会形成，无法在火山活动的环境下形成，目前只知道在撞击事件和核试验的环境下才能形成[23][24]。

舒梅克的发现被认为是首次确认外来天体曾经撞击地球表面。这之后在世界各地发现了多个陨石坑，不过巴林杰陨石坑因为它的大小、年代较近和缺乏植被，在视觉上仍然让人印象深刻。

地质

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形成巴林杰陨石坑的该次撞击造成当地地层翻转，因此紧接在陨石坑环外围的地层堆叠位置与正常位置是倒反的。而该次撞击使撞击坑边缘以外1到2公里的地层全数翻转[25]。具体而言，从陨石坑外围开始攀登时发现以下地层：

 
在较低处观景台拍摄的巴林杰陨石坑全景
 
在较高处观景台拍摄的巴林杰陨石坑全景

巴林杰陨石坑现况

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巴林杰陨石坑底部的旧矿井特写镜头。请注意太空人立牌和围栏上的美国国旗（右下），点选影像可看大图。
 
巴林杰陨石坑游客中心。

今日的巴林杰陨石坑是一个热门的旅游景点，拥有该陨石坑的巴林杰家族向到访的游客收取入场费。位于陨石坑环北半部分的游客中心设有互动展示品以展览关于陨石、小行星、太空、太阳系与彗星。当地还设有美国太空人名人墙，以及一个阿波罗计画的指挥舱测试模组，以及在当地找到的一个重量637公斤的陨石，并可触摸在当地的陨石标本。当地一开始是以行星地质学博物馆为人所知，而游客中心还设有电影院、礼品店和在陨石坑环内的观景区。并且在当地每日都有旅游导览。

近年历史

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2010年的巴林杰陨石坑
  • 1960年代 NASA 在巴林杰陨石坑训练准备执行登陆月球的阿波罗计划的太空人[26]。
  • 1964年8月8日，两名塞斯纳150飞机驾驶员低空飞过巴林杰陨石坑，在穿过陨石坑环时飞行员无法维持飞机平飞。这两名飞行员尝试以盘旋方式增加速度以爬升通过陨石坑环，但飞机失速，最后坠毁起火。各报导普遍认为是因为飞机燃料用尽，但并非如此。这两名飞行员虽严重受伤，但最终幸存[27]。少许的飞机残骸并未被移动，并且至今仍然可见[28]。
  • 2006年执行的 METCRAX（METeor CRAter eXperiment）计画则对巴林杰陨石坑的“日间盆地内逆温层上升与下降或冷空气区以及相关物理、动力学过程在陨石坑结构与形态演变的关联” [29][30]。
 
形成巴林杰陨石坑的陨石与2013年俄罗斯乌拉尔陨石雨、霍巴陨铁体积比较。

参见

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注释

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  1. ^ Barringer. Earth Impact Database. University of New Brunswick. [2008-12-30]. 
  2. ^ J. P. Barringer's acceptance speech. （页面存档备份，存于互联网档案馆） Meteoritics, volume 28, page 9 (1993). Retrieved on the SAO/NASA Astrophysics Data System
  3. ^ Grieve, R.A.F. (1990) Impact Cratering on the Earth, Scientific American 262(4), 66–73.
  4. ^ Barringer Meteorite Crater * Meteorites Craters and Impacts. Barringercrater.com. [2010-03-16]. （原始内容存档于2020-11-22）. 
  5. ^ Meteor Crater. Meteor Crater. [2010-03-16]. （原始内容存档于2009-12-23）. 
  6. ^ NPS NNL Summary. [2012-09-30]. （原始内容存档于2016-03-05）. 
  7. ^ Barringer. Earth Impact Database. University of New Brunswick. [2008-12-30]. （原始内容存档于2016-03-03）. 
  8. ^ Shoemaker, Eugene M.; and Susan W. Kieffer. Guidebook to the Geology of Meteor Crater, Arizona. Tempe, Arizona: Center for Meteorite Studies, Arizona State University. 1979: 45. 
  9. ^ Roddy, D. J.; and E. M. Shoemaker. Meteor Crater (Barringer Meteorite Crater), Arizona: summary of impact conditions. Meteoritics. 1995, 30 (5): 567. 
  10. ^ Nishiizumi, K.; et al. In situ 10Be-26Al exposure ages at Meteor Crater, Arizona. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1991, 55 (9): 2699–2703. Bibcode:1991GeCoA..55.2699N. doi:10.1016/0016-7037(91)90388-L. 
  11. ^ Burenhult, Göran. Die ersten Menschen. Weltbild Verlag. 2000. ISBN 3-8289-0741-5. 
  12. ^ 12.0 12.1 Melosh HJ, Collins GS. Planetary science: Meteor Crater formed by low-velocity impact. Nature. 2005, 434 (7030): 157. Bibcode:2005Natur.434..157M. PMID 15758988. doi:10.1038/434157a. 
  13. ^ Schaber, Gerald G. "A Chronology of Activities from Conception through the End of Project Apollo (1960–1973)" （页面存档备份，存于互联网档案馆）, 2005, U.S. Geological Survey Open-File Report 2005-1190. (PDF)
  14. ^ 14.0 14.1 The Science: What is the Barringer Meteorite Crater? 互联网档案馆的存档，存档日期2008-07-19.
  15. ^ NASA – Moon. Nasa.gov. [2010-03-16]. （原始内容存档于2013-07-03）. 
  16. ^ Oldroyd, David Roger. The earth inside and out: some major contributions to geology .... Geological Society. 2002: 30. 
  17. ^ Howarth, Richard John; Gerald Joseph Home McCall. The history of meteoritics and key meteorite collections. Geological Society. 2006: 61. 
  18. ^ Barringer, B. Daniel Moreau Barringer (1860–1929) and His Crater (the beginning of the Crater Branch of Meteoritics). Meteoritics (Meteoritical Society). December 1964, 2 (3): 186. Bibcode:1964Metic...2..183B. 
  19. ^ D.M. Barringer (1906). Coon Mountain and its Crater. Proceedings of the Academy of Natural Science of Philadelphia, 57:861-886. PDF （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  20. ^ 20.0 20.1 A Grand Obsession – Daniel Moreau and His Crater by Nancy Southgate and Felicity Barringer – Barringer Crater Co (2002)
  21. ^ Progress in Wide Search for Meteor. June 25, 1928 [2010-07-13]. （原始内容存档于2020-01-12）. 
  22. ^ Fairchild HL. Nature and fate of the Meteor Crater bolide. Science. 1930, 72 (1871): 463–466. Bibcode:1930Sci....72..463F. PMID 17800007. doi:10.1126/science.72.1871.463. 
  23. ^ Eugene M. Shoemaker, Meteor Crater, Arizona, Geological Society of America Centennial Field Guide—Rocky Mountain Section, 1987 互联网档案馆的存档，存档日期2010-09-23.
  24. ^ Oldroyd, David Roger. The earth inside and out: some major contributions to geology.... Geological Society. 2002: 28–32. 
  25. ^ Basic Stratigraphy of Barringer Meteor Crater （页面存档备份，存于互联网档案馆）. Retrieved April 12, 2009.
  26. ^ Apollo Lunar Training （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Days of Archives exhibit, Northern Arizona University
  27. ^ ASN Wikibase Occurrence # 69872 （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Aviation Safety Network
  28. ^ Plane Crash At Meteor Crater Revisited （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Sept. 1, 2008 Meteorite-times.com
  29. ^ University of Utah METCRAX page 互联网档案馆的存档，存档日期2012-04-23.
  30. ^ Michigan State University METCRAX page. [2012-09-30]. （原始内容存档于2020-08-16）. 

外部链接

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