地球上可能隐藏着许多未知的陨石撞击坑。2024年4月12日Geology 期刊发表了最新文章，分析了格陵兰岛西北部碎屑熔岩中的锆石颗粒，发现锆石颗粒显示出明显的冲击变质特征，并且其年龄约为10.39亿年。这一发现表明，格陵兰岛西北部在十亿年前曾遭受过一次巨大的陨石撞击，陨石坑可能位于格陵兰岛冰盖之下，直径可能达到数公里。这项发现对理解地球的撞击历史以及探索地外行星的撞击事件具有重要意义。
↑ 图1 Simplified geologic map of northern Greenland.
目前地球上已知的陨石撞击坑约有200个，但由于地表环境的变化和冰盖的覆盖，可能还有许多未知的撞击坑尚未被发现。格陵兰岛和南极洲的冰盖覆盖了地球约10%的陆地面积，这些区域可能隐藏着许多未知的撞击坑。
↑ 图2 Microscopic characteristics of detrital impact melt rock sample HW19-17
确认一个地质结构是否为陨石撞击坑需要找到确凿的证据，包括：地球物理证据： 冲击石英颗粒中存在的平面变形特征 (PDFs)。地球化学证据： 陨石撞击事件会导致某些元素（如铱）的浓度异常升高。
↑ 图3 Microstructure of impact deformed zircon
确定撞击坑的年龄可以帮助我们更好地了解撞击事件对地球环境和生命演化的影响。理想情况下，应该在撞击坑内部采集样本来测定年龄。但如果无法进入撞击坑内部，也可以采集周边地区的碎屑样本来进行分析。
↑ 图4 Secondary ion mass spectrometry (SIMS) zircon U-Pb data.
近年来，越来越多的地球物理、地球化学和微观物理证据表明，在格陵兰岛西北部的希亚瓦萨(Hiawatha)冰川下存在一个形成于约 5800 万年前的陨石撞击结构。本研究通过分析格陵兰岛西北部冰原边缘采集的碎屑熔岩样本，结合电子背散射衍射 (EBSD) 和二次离子质谱法 (SIMS) 对样本中的锆石颗粒进行分析，以确定样本的来源和撞击事件的年龄，以进一步探索该地区的撞击历史。
研究结果发现：
1. 锆石颗粒的冲击变质特征
研究人员通过电子背散射衍射 (EBSD) 对样本中的锆石颗粒进行微观结构分析，发现部分锆石颗粒呈现明显的冲击变质特征，包括：1)平面变形带 (PDB)： 这是冲击事件中常见的微观结构，由高压冲击波导致的晶体结构变形形成；2)平面裂缝： 冲击波会导致晶体内部产生裂缝；3)晶体塑性晶格应变： 冲击波会导致晶体内部的原子排列发生变化，从而产生应变；4)孔隙： 冲击波会导致晶体内部形成微小的孔隙；5)冲击重结晶： 在极高的冲击压力下，锆石颗粒会发生重结晶，形成新的晶体结构；6)冲击微孪晶： 冲击波会导致晶体内部形成微小的孪晶结构；
2. 锆石颗粒的年龄分析：
研究人员使用二次离子质谱法 (SIMS) 对锆石颗粒进行了铀铅同位素测年分析，结果显示：其中四块样本的锆石颗粒年龄数据呈现出明显的线性趋势，其下交点年龄约为 5050 万年，与之前研究中确定的希亚瓦萨陨石坑的年龄 (5799 万年) 相符。 这表明这四块样本可能来自于希亚瓦萨陨石坑。另一块样本 (HW19-17) 的锆石颗粒年龄数据与其他四块样本截然不同，其年龄数据呈现出不同的线性趋势，下交点年龄约为 10.39 亿年。 这表明这块样本可能来自于一个未知的古老撞击事件。
3. 岩石年龄分析：
研究人员还对未受冲击的锆石颗粒进行了铀铅同位素测年分析，以确定岩石的年龄。结果显示：大部分样本中的岩石年龄约为 19 亿年，与希亚瓦萨陨石坑周边地区出露的岩石年龄相符。 这进一步支持了这些样本来自于希亚瓦萨陨石坑的推测。样本 HW19-17 中的岩石年龄更加多样化，除了 19 亿年以外，还包括 25.3 亿年和 27 亿年等年龄。 这表明这块样本可能来自于希亚瓦萨陨石坑以外的地区，并且撞击地点可能包含更古老的地质单元。
4. 新撞击事件的位置推测：
根据样本的发现地点和冰川运动方向，研究人员推测这个新的撞击事件形成的陨石坑可能位于格陵兰岛冰盖之下，具体位置可能在格陵兰岛北部冰川流域的南部地区。
这项研究通过分析锆石颗粒的微观结构和年龄，揭示了格陵兰岛西北部地区存在一个未知的古老撞击事件。研究结果对当前和未来火星和月球返回样本的研究具有重要意义，因为这些样本明显带有复杂的撞击历史。
论文信息：William R. Hyde, Gavin G. Kenny, Steven J. Jaret, Joseph A. MacGregor, Pierre Beck, Martin J. Whitehouse, Nicolaj K. Larsen; Evidence for ca. 1 Ga hypervelocity impact event found in northwest Greenland. Geology 2024; doi:
https://doi.org/10.1130/G51876.1