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台灣到底有沒有受過隕石撞擊?

文/WhyJ

今年2月15日發生在俄羅斯車里雅賓斯克的隕石撞擊,無疑是近年來最令人驚異的天文事件。巧合的是,一般認為也是由隕石撞擊所致、在1908年發生的通古斯加大爆炸,同樣也位於俄羅斯。這或許是俄羅斯幅員遼闊的「幸運」之處吧!但話說回來,只要把時間尺度拉長,不難歸納出世界上任何地方都可能遭受隕石撞擊的結論。那麼台灣呢?應該也會有吧?

(隕石坑分布圖。圖出處: http://osm2.cartodb.com/tables/2320/public#/map

這答案或許不是那麼單純。除了歷史文獻紀錄外,最能佐證隕石撞擊的證據就是隕石坑了。上圖所列之來源網站,利用美國Lunar and Planetary Institute所登錄的隕石坑資訊,做出了隕石坑分布的具象化圖表。從圖中不難看出全世界的隕石坑分布並不平均,而台灣則是連一個坑都沒有。影響圖中隕石密度的最大原因很可能是研究數據的不平均,例如比較難深入的熱帶雨林區隕石坑的紀錄,遠比整個歐陸要少得多;不過台灣沒有隕石坑的原因,卻很有可能是下面兩點:

  1. 台灣島的形成年代(精確的說是台灣島最後一次被造山運動推擠出海面至今)區區不過數百萬年,相較於澳洲、北美等古老陸塊動輒數十億年的年紀顯然年輕許多,自然還沒有足夠多的時間累積被隕石撞擊的機會。
  2. 台灣島的侵蝕速率極大,這意味著如果隕石落在山區,其隕石坑可能過不了幾千年就會被侵蝕作用以山崩、土石流的形式消除。

或許各位曾經聽過,台灣有兩個地方還真的有可能是隕石坑的候選地點,一是嘉明湖,而另外一個是澎湖;不過請不要高興得太早,這兩個地方充其量只有圓形的外觀像隕石坑,深入調查之後,就會發現要把它們歸類為隕石坑,或許太過武斷。

(嘉明湖。圖出處:作者)

先看位於中央山脈南段,現在已成熱門登山路線的嘉明湖。在2000年前時,陳肇夏等人從地形與採樣證據分析後,遂提出嘉明湖為隕石撞擊坑的想法;但隨著嘉明湖被越來越多的研究者關注,採樣的樣本越來越多,但這些新樣本卻不支持陳肇夏等人的結論。因此,已有不只一位地質學者認為嘉明湖應只是在上次冰河時期被冰河挖出來的冰斗,跟隕石坑無關。

(澎湖地圖。圖出處:Google map)

而澎湖群島呢?幾個島連成環狀的地形,而在中心的大倉嶼剛好可以充當比較大的複式隕石坑中心會出現的中央峰,就如同下圖所表現的隕石坑中心突起一樣。
(複式隕石坑。圖出處: NASA

的確,從地形上判斷,澎湖群島看起來像極了隕石坑,而聯合報在也2005年引用了這個說法。如澎湖群島真的是隕石坑,那麼它在地球上也可算是屈指可數!但很抱歉的,地球上的其他大隕石坑,除了具有地形證據外,都還會有其他物理資料的佐證。其中最具說服力的,應該就是所謂「重力異常」的分布情形了!

重力異常的概念其實非常簡單:首先我們會假設地球是個完美的橢球體,而且內部的任何一層結構(例如地函、地殼等)都具有固定的厚度與均勻的密度,不會隨著經緯度而變化。如此一來,藉由簡單的牛頓萬有引力定律與數學計算,我們可以知道這個「完美地球」上任何經緯度的地表重力值。不過可惜的是,地球並非完美,分層的厚度與密度會隨著區域而變,最顯而易見例子像是在山脈區域,地殼的厚度會比平原或大洋區來得高;而在火山活動地區,組成火山的火成岩密度也比「完美地球」中假設的地殼平均密度(約為2.7 g/cm3)來得高。在實際測量過某地的重力加速度量值之後,減去「完美地球」預測的此地重力加速度,所得差值就是所謂的重力異常。簡而言之,這種方法可以調查地底下任何一種結構分層的厚度或密度,並且間接的了解地表下的岩性與岩石物理狀態分布情形。

在大隕石坑存在的地區,由於岩石受壓後產生的不同構造從隕石坑中心開始呈環狀擴散,因此重力異常值也會出現以撞擊中心為圓心,數圈「高低起伏」的波形。例如著名的墨西哥希克蘇魯伯隕石坑,據信是造成恐龍滅絕的最可能元兇,雖然地表看不出隕石坑的樣子,但從重力異常的資料中卻可以發現環狀的分布。

(希克蘇魯伯隕石坑的重力異常資料。圖出處:Wikipedia-“Chickulub Crater”)

反觀澎湖的重力異常,以謝獻祥等人在2009年發布的資料顯示,根本沒有環形排列的狀況,有的只是一個重力異常偏高的區塊,如下圖。

這樣的區塊用不著以隕石坑解釋,只需要火山噴發,把密度較高的岩漿噴出地表,由於岩漿的密度較「完美地球」模型中假設的地殼平均密度高,就能夠使此區域量到比其他區域還要大的重力值了!
(澎湖群島及附近區域的布蓋重力異常資料。圖片來源:Hsieh et al., 2009)

由這些證據看來,或許目前的台灣真的沒有一個地方,可以藉由隕石坑的故事來提高知名度!但以後會不會有,誰也說不準,就讓我們拭目以待!(考慮到隕石撞擊帶來的可能性大規模破壞,或許不要拭目比較好…)

參考資料來源:

 

科技大觀園延伸閱讀:

也可以上科技大觀園搜尋「隕石」

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同時滿足冒險的血液與科學研究的熱情,這就是地球科學與太空探索的魅力所在。期待在世界的某個角落中碰到你,那怕是層巒疊嶂的山稜上、波光瀲灩的水岸旁。那時,我將與你分享從沙丘中看見的歷史,與從冰川發掘的寶藏。夜晚,我們將遙望皎潔的明月,甚至更遠的木星與冰衛星,甚至更遠更遠──某顆系外行星上的生命,或許正拿望遠鏡看著我們討論人類最終的歸宿。