在一个多世纪前从亚利桑那州巴林杰陨石坑挖掘出的岩石中发现的锆石矿物，有助于科学家进一步确定这个陨石坑的极端高温高压环境，它形成于大约4.9万年前，在撞击的初始阶段。据新浪科技消息，北京时间9月10日，据物理学家组织网站报道，一个国际科学家团队近日在近一个世纪前探险家挖掘的砂岩中发现了一些微小的晶体颗粒。隐藏在这些微小矿物颗粒中的信息让科学家们了解了大约4.9万年前形成今天美国亚利桑那州北部巴林杰陨石坑的强烈撞击事件中发生的极端高温高压环境。当时一颗直径约50米的陨石以每秒约12公里的速度撞击地面，形成了今天人们所说的& ldquo巴林杰陨石坑(陨石坑).

这些晶体矿物是锆石。分析表明，这些矿物晶体至少经受住了超过2000摄氏度或更高的高温，足以融化地球上的任何岩石。在地壳中，这样的高温环境只有在陨石撞击的瞬间才会出现。

锆石颗粒通常非常小，但这种矿物在地质学上极其重要，因为它有一个超常温度的特性，可以保存数十亿年，所以经常被地质学家用来测定古代撞击坑的年代。但在《地质学》杂志网络版发表的最新论文中，锆石被用来评估一个更年轻的撞击坑& mdash& mdash在不到5万年前巴林杰陨石坑形成的研究中，这个陨石坑可能是世界上研究得最透彻的撞击坑之一。这项研究的第一作者，澳大利亚科廷大学西澳矿业学院的Alan & middot亚伦·卡沃西教授指出:& ldquo这个陨石坑比较新鲜年轻，样本相对容易获得。& rdquo卡沃西教授也是威斯康星大学麦迪逊分校的访问学者。

在电子显微镜下，这些锆石看起来像许多聚集在一起的小珍珠。这些粒状锆石以前在南非和月球表面的一些大型撞击坑中被观察到。但卡沃西指出:& ldquo直到现在，还没有人能够准确回答正常的锆石在什么条件下会发生这样的转变，变成成千上万个极其微小的颗粒聚集在一起。& rdquo

卡沃西的研究团队还包括科廷大学的几名博士生，以及美国地质调查局和美国宇航局的合作者。他们的研究结果给出了锆石这种转化的几个条件:超过地球大气压30万倍的超高压条件，以及超过2000摄氏度的温度。

当研究人员用电子束轰击14颗锆石颗粒时，电子会被散射并返回探测器进行分析，从而可以观察到锆石的化学成分和复杂的内部结构。卡沃西说:& ldquo当我们观察这些不寻常的锆石的内部结构时，我们发现这些小颗粒的晶体学取向分布不是随机的，而是高度系统的。& rdquo

这些锆石颗粒非常小。其中八个排成一行，它们的长度不到一根头发的宽度。卡沃西指出:& ldquo这些晶体的取向记录了锆石在不断增加的压力下的一系列变化& mdash& mdash就像但丁的地狱九层。& rdquo在中度冲击下，锆石晶体会出现平面裂纹，当压力值继续上升时，锆石会出现孪晶，即锆石晶体的晶体生长方向在上部发生变化。这种特定的变化只能发生在由撞击事件引起的局部环境中。科学家们以前在其他地方观察过这种现象。

卡沃西说:& ldquo另一个特殊的晶体学取向特征只有在锆石转化为极其罕见的超高压矿物时才会出现& mdash& mdashReidite(雷迪特)只会出现。实验室数据证明，生产这种矿物所需的环境压力甚至比锆石孪晶还要高。& rdquo

最终撞击事件会产生极端高温环境，导致撞击点周围的岩石全部被融化蒸发。在这个过程中，砂岩中丰富的应时颗粒会融化成玻璃质地，所以你会观察到所谓的& ldquo转动玻璃& rdquo包裹的锆石颗粒。

卡沃西说:& ldquo当我们综合所有这些线索时& mdash& mdash包括这些粒状锆石的晶体取向分布特征、孪晶的出现以及莱氏体形成所需的极端压力环境条件。人们意识到，这些锆石颗粒曾经浸泡在岩石熔化形成的液态硅酸盐中，温度超过了2000摄氏度。这样的高温环境可以导致锆石的重结晶，形成这样的聚集粒状结构。此外，有证据表明，这样的高温环境消失得非常快。我们观察到这些粒状锆石的一些原始成分保存完好，这使我们能够恢复和反演它们的化学成分和形成环境条件。& rdquo

压力和温度急剧下降的情况在地质学上是非常特殊的。卡沃西说:& ldquo地质学家通常认为这是一个极其缓慢的过程。比如碳转化为钻石的过程缓慢而稳定，需要持续数百万年的高温高压环境。& rdquo

然而，导致这种形式的粒状锆石形成的转变过程最多只持续几分钟。卡沃西说:& ldquo很快，极压环境消失，高温迅速降温。它在地面上造成了一个巨大的撞击坑，但你可能会惊讶，形成这些锆石的变化过程只发生在几秒钟或最多几分钟的眨眼之间。& rdquo

卡沃西指出，了解这些粒状锆石起源的意义远远超出了这样一个单一的撞击坑。他说:& ldquo这些粒状锆石也存在于陨石中，但我们对这些陨石的历史知之甚少。现在，当我们再次在陨石中发现这种矿物时，那么我们将能够反演这颗陨石在到达地球之前一路经历的温度和压力环境。& rdquo

从火星或月球返回的样本也是如此。事实上，卡沃西目前正在分析阿波罗计划带回的一些月球岩石样本。

美国威斯康星大学麦迪逊分校地质学教授、锆石专家John & middot约翰·瓦利说:卡沃西和他的同事报告的新诊断技术将有助于研究地球和太阳系其他天体的影响。这对加深我们对地球历史和生命起源的理解具有重要意义。它还将有助于预测未来地球遭遇大规模撞击事件的概率，例如6500万年前袭击地球并导致整个地球上几乎所有地球生物灭绝的那种规模的撞击灾难。& rdquo