“這就像在百慕大三角一樣,”南非iThemba加速器基礎科學實驗室的羅傑·哈特說。我拿起指南針想親自看看。起初,指標指向一個穩定的方向,據我所知可能是磁北。但是,當我向前邁一步時,指標擺動到完全不同的象限。又一步,又是另一個方向。接下來,我把指南針放在我們站立的大片岩石露頭上。現在,當我移動指南針穿過岩石時,每移動幾釐米,指標就會擺動。
這個地點是弗裡德堡隕石坑的中心,位於約翰內斯堡西南約 100 公里處。弗裡德堡是地球上最古老、最大的撞擊遺蹟,大約在 20 億年前,一顆 10 公里寬的小行星撞擊地球時形成的。在南非和西澳大利亞的其他地方也存在更古老碰撞的證據,但在這些情況下,沒有地質結構在時間的摧殘中倖存下來。
對於未經訓練的眼睛來說,弗裡德堡本身並不明顯是一個隕石坑。地質學家估計,隕石坑的總尺寸為 250 至 300 公里寬,但邊緣早已被侵蝕殆盡。剩餘最明顯的結構是弗裡德堡穹頂,它是隕石坑的“反彈峰”——撞擊後隕石坑中心的深層岩石在此隆起。
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據哈特稱,弗裡德堡奇怪磁性的可能來源是在碰撞高峰期產生的電離氣體中流動的電流產生的強大而混亂的磁場。實驗室實驗證實,撞擊會以這種方式產生強烈的磁場。科學家們計算出,僅僅一顆一公里寬的小行星,只有弗裡德堡十分之一大小,就會在 100 公里距離處產生地球磁場 1,000 倍的磁場。
從空中調查來看,弗裡德堡強烈但隨機的磁性並不明顯。這些分析顯示,隕石坑上方的磁性異常低,就像在主要的磁場中打了一個洞。當從太高處看時,地面上所有的磁性混亂都平均為零。
結果不僅可能對地球地質學產生影響,還可能對火星研究產生影響。當軌道火星全球勘測者號測量時,巨大的火星盆地希臘斯盆地和阿爾吉爾盆地幾乎沒有顯示出磁性。傳統的解釋是這樣的:當這些隕石坑大約在 40 億年前形成時,撞擊消除了岩石原有的磁化。因此,在它們形成時,火星一定沒有磁場,因為當盆地的岩石冷卻時,該磁場會被儲存在岩石的磁化中。火星現在沒有磁場,但很久以前它有過。因此,標準解釋暗示火星很早就失去了磁場。
但正如哈特指出的那樣,如果希臘斯盆地和阿爾吉爾盆地顯示出與弗裡德堡隕石坑相同的特性,那麼就不能對它們形成時火星的磁場得出任何結論——它可能仍然很強。然而,火星全球勘測者專案的主要研究員馬里奧·阿庫尼亞指出,來自與弗裡德堡大小相近的較小火星隕石坑的資料與哈特的設想不符。
回到地球,哈特已經提議對弗裡德堡的磁性進行高解析度直升機調查,從足夠低的高度觀察磁場變化。這將生成完整的磁場圖——並對隕石坑的怪異之處有所瞭解。