陨石坑权威科学家陈鸣耕耘10余年，捧出多项震惊世界的成果

探陨石坑寻地心宝 地球有颗钻石心？

金羊网记者  李妹妍

1月11日下午，中国探月工程传来捷报，嫦娥四号任务取得圆满成功。此前，嫦娥四号顺利在月球背面冯·卡门撞击坑着陆，也让“陨石坑”一度成为舆论热点话题。

“很多人以为陨石掉下来砸出一个坑就都叫陨石坑，这种说法实际上是不准确的，科学界对此有严格的定义，陨石撞击地表产生爆炸形成的才能被称之为陨石坑，即撞击坑。”在接受金羊网记者采访时，中国科学院广州地球化学研究所研究员陈鸣笑称，陨石坑成为热点话题说明民众的科学素养在逐渐提高，“也说明陨石坑有无穷的魅力。”

陨石坑的魅力，国内并不会有人比陈鸣更有发言权——2010年，他带领团队证实了中国首个陨石坑并获国际承认，填补中国在这一领域的空白。从更早以前一脚踏进陨石坑研究这个“坑”开始，他就一直在“坑”里默默耕耘，直至捧出了一项项震惊世界的成果，“陨石坑能把人类和太空、地心的距离都拉近，它就在我们身边，还有很多奥妙等待我们去发现。”

掉入“坑”里：美籍华裔地质学家力邀转变研究方向

要不要考虑研究陨石坑？这个问题放在二十多年前，陈鸣大概会微笑着摇摇头。用他的话说，那时候他在冲击变质研究领域“做得正起劲，不断有新的科学发现，也提出了一些重要的观点”。

彼时，国内也有许多科学家对陨石坑展开了相关研究，先后报道过一批疑似陨石坑，但一直没有找到陨石撞击的关键证据。

给陈鸣“挖坑”的是美籍华裔地质学家赵景德。作为冲击变质领域的奠基人之一、参与了美国“阿波罗计划”的科学家，赵景德十分明白，中国如果不能填补陨石坑研究领域的空白，将来一定会有遗憾。

值得一提的是，赵景德和世界上第一个陨石坑也有极深的渊源：1960年他在美国亚利桑那州首次发现天然柯石英，最终使美国巴林杰陨石坑成为世界上首个被证实的陨石坑。

“我之前跟他不熟悉，但他一直有关注我在冲击变质领域的研究。”陈鸣还记得当时的触动，2002年他在美国做科研期间，赵景德辗转托人邀请他到家里做客，谈话非常直截了当，“他说，中国是地质大国，如果陨石坑研究一直没有突破，在世界上说不过去。你是不是考虑一下，回去以后做做这个工作？”

突如其来的邀请让陈鸣受宠若惊，也在他心中埋下一颗种子，但要放弃当时不断取得新进展的冲击变质领域研究对他而言并不容易。还在犹豫之间，第二年，赵景德再次邀请他到美国家中，开门见山地问：“这一年考虑得怎么样？再不做，到你50岁的时候可能就做不了了。”

“第二次聊天给了我一个提醒，这在中国是个空白，科学上有必要也有义务去做。”陈鸣说，在长达两三年的认真思考后，他在2005年下定决心，用一年时间把手头的研究工作收尾，从2006年开始研究陨石坑，“2006年我49岁，哪怕用十年时间往正确的方向取得一点进展，也算是为国内将来在这方面的突破提供一点经验。”

“入坑”四年：证实岫岩陨石坑填补中国空白

2006年，陈鸣正式开始满中国“找坑”的日子。从西北的新疆到东北的辽宁，他根据各方搜集来的线索筛选了几个“疑似坑”，多方调查后，最终在2007年将目标锁定在辽宁岫岩。

“在中国做陨石坑研究不容易，关键证据很难搜集。”陈鸣告诉记者，国外的陨石坑往往分布在地质构造活动相对不活跃的地区，但中国的地质构造复杂，地质活动十分活跃，大量的陨石撞击坑被侵蚀、破坏和改造，客观上给证实陨石坑造成一定困难。

他笑言，决定转换跑道那时起就想过会遇到困难，“但没料到困难真全遇上了”。首当其冲是经费问题，为了节省经费，他常常只能一个人开展野外地质工作，“地质钻探还是当时中科院副院长白春礼破例给的‘院长基金’支持。”

在岫岩坑地表以下300多米的地方，陈鸣耗费五个月时间取到了首批岩石样本，开始了实验室研究阶段。在这一阶段，研究者们的主要工具只有普通光学显微镜，透过镜头在岩石薄片浩如烟海的现象中找到可能的证据——这对研究者的体力和耐心都是极大的挑战，年轻的学生们在显微镜前看两个小时就已经是极限，但陈鸣往往一看就是十多个小时，“这项工作没有捷径可走，就是靠经验去看，如果能看到一点点苗头，就不会觉得时间过得很慢。”

陈鸣自认是“幸运的”，得益于此前的知识积累，他在研究中少走了许多弯路。但即便如此，为求严谨，他和团队历时3年反复验证，最终在岫岩陨石坑中找到了陨石坑的三种关键“DNA”，证明了其撞击起源的出身。

2010年7月，国际权威学术期刊《地球与行星科学通讯》发表了陈鸣等人有关岫岩陨石坑中柯石英发现的论文。这意味着，中国境内首个被严格科学证实的陨石坑获得了国际科学界的肯定，进入了世界陨石坑版图。

“坑”里发现：下地幔中，碳以金刚石形态存在

如今，陈鸣每年还要多次往岫岩陨石坑跑，坑里许许多多有待挖掘的“宝藏”深深吸引着他，“我在1996年就提出，地外天体撞击瞬间产生极高的温度和压力，完全可以比拟地球深部的状态，为探索地球深部物质组成提供新的途径。”

2012年春节期间，陈鸣和往常一样在实验室里观察从岫岩陨石坑底取回的岩石样本，视野里一些罕见的不透明颗粒让他瞬间敏感地意识到，这里面可能发生了某种变化。

但随后的仪器测试分析结果又让他陷入了迷惑：在碳酸盐里出现了类似金刚石的奇怪信号——撞击产生的高温高压下，单质碳如石墨可以瞬间变成金刚石，但碳酸盐怎么可能转化为金刚石呢？

当时的科学理论认为，碳酸盐中的碳元素以碳酸根形式存在，要转变成金刚石，必须先将其还原成单质碳。在工业实验中，高温高压条件下的金属可以作为还原剂将碳酸根还原成单质碳，但样本发现中并没有金属存在的痕迹，金刚石是从哪儿来的呢？

这个疑团一解就是整整三年。在详尽的分析研究后，陈鸣和合作者们惊喜地发现，转化金刚石所需的还原剂来自镁铁碳酸盐本身：在撞击产生的高温高压下，镁铁碳酸盐含有的二价铁可以起到金属还原剂的作用，发生自氧化还原反应生成金刚石——这是过去尚未发现的一种金刚石形成机制。

“这一新机制为了解地球下地幔矿物组成提供了重要信息。”陈鸣指出，过去认为地球深部的碳可能以碳酸根形式存在，这一新机制的发现意味着，在存在碳酸盐以及压力和温度足够高的下地幔，碳是以金刚石形式存在，“金刚石人们也叫它钻石，可以算一算地球深部有多少钻石。”

惊喜还未结束，在该样本中，陈鸣等人还发现了纳米尺度的“毛河光矿”。该矿物化学组分与镁铁矿相同，但具有更致密的超尖晶石结构，是镁铁矿的高压多形。这为下地幔三价铁的载体物质提供了直接证据，也是上述形成金刚石新机制的有力支撑。

2018年2月，《美国国家科学院院刊》发表了陈鸣等人有关金刚石形成新机制的重大发现，在国际同行中引起强烈反响；同年11月，《陨石学与行星科学》杂志发表有关“毛河光矿”发现的专题论文，再次引起了国内外学术界的高度关注。

对话陈鸣

不排除以后为证实新陨石坑做点工作

金羊网：按我们通常的理解，是不是天上陨石掉下来砸出的坑都可以称为陨石坑？

陈鸣：很多人问过我这个问题。通俗地讲，陨石砸出来的坑是可以叫陨石坑，但科学上的陨石坑有严格定义，准确的表述应该是撞击坑。它的形成必须满足几个条件，首先地外天体必须以宇宙速度撞下来，其次碰撞要产生高温高压形成爆炸，且这种爆炸是由撞击冲击波引起的。如果陨石进入地球大气层时受到空气阻力发生明显减速，只是在地表砸出一个小洼坑，没有发生高速碰撞和爆炸，不能认为是科学意义上的陨石坑。如今充分的证据表明，距今大约5万年前，一颗直径60—80米的小行星在岫岩满族自治县境内与地球发生猛烈碰撞，同时引发巨大爆炸，形成了岫岩陨石坑。

金羊网：我们很好奇一件事，您证实了中国首个陨石坑之后，有没有人找过您去鉴定陨石？

陈鸣：太多了。这种业务我们一般是不接的，但还是有很多部门拿过来，有直接给我打电话的，还有在研究所门口守着的。（笑）有一次，有人拿着一块黑色的石头来找我，我问怎么黑色石头就是陨石了？他说是祖传的，别人都说是陨石。实际上，他们拿过来鉴定的石头不说100%，起码99%都不是陨石。

我们在岫岩陨石坑里并没有找到陨石。过去十年，我反复科普解释，撞击形成岫岩陨石坑的能量相当于500个广岛原子弹的能量，爆炸瞬间产生很高的温度和压力，陨石在那一刻可能已经化为无数碎片或发生气化，打个比方，原子弹爆炸之后你能不能把弹片找出来？但还是有络绎不绝的人去岫岩坑里找陨石。从这方面说，中国还需要大众科普，我们真的没那么多时间去一一上课。

金羊网：接下来，您在陨石坑领域还有哪些研究计划？

陈鸣：岫岩陨石坑的研究要做下去，实际上内容是很多的，科学家在研究过程中永远会有新的发现。但你问下一个发现是什么，我答不上来，只能是根据一些线索，往相关方面深入看看会不会有新东西。这些年我被问到最多的一个问题是，陈鸣你证实了中国第一个陨石坑，能不能证实第二个、第三个？有的人说中国这么大，你能不能再找一个，还有的人说能不能在广东找一个？（笑）

我跑过国内很多地方去做陨石坑地质调查，给我们提供各种线索的人也很多，如果将来碰到合适的机会，肯定不会放弃。不排除以后会为证实中国有新的陨石坑做点工作，但现在我们在岫岩陨石坑里发现了一些重要的科学线索，还要继续做下去。一个人不可能把很多把椅子同时坐热，我不是一个非常聪明的人，只是集中精力做了一些事情，研究过程中也曾遇到过很多问题，幸好，我都坚持下来了。