中大新聞網訊（通訊員許睿）在太陽系天體表面，最常見的地貌特征是小行星和彗星撞擊形成的撞擊坑。天體撞擊伴隨著巨大的能量釋放，過程與導彈或埋藏核爆相似，但撞擊形成的“彈坑”直徑可達數千千米，同時向外拋射了大量的濺射物。其中，最耀眼的是明亮的濺射紋，有些可以覆蓋全球。濺射物一般被認為圍繞中心撞擊坑呈放射狀分布。最新研究發現：濺射紋會“轉彎”。
圖示：水星（直徑4880 km）的假彩色圖像，白色的亮色條帶為撞擊坑形成的濺射紋。
該研究成果來自于中山大學大氣科學學院的肖智勇教授團隊，對“轉彎”的濺射紋做出了解釋。
“非放射狀分布的濺射紋在水星，月球，火星表面普遍存在。”肖智勇說。濺射紋發生彎曲的現象是撞擊過程的固有產物。
濺射紋為什么會發生彎曲？旋轉天體上的彈道飛行軌跡受天體自轉的影響（即科里奧利力效應），因此，濺射紋可能會發生彎曲。以水星為例，如果是快達6個地球日的自轉周期，撞擊濺射物在水星上空經歷彈道飛行后，沉積下來的樣式可以具有明顯的“轉彎”現象。這種可能性很有意思，因為目前對水星達到潮汐鎖定狀態的時間、水星巖石圈層結構形成的時間等熱點研究問題還存在爭議，而這些問題與水星的自轉速度緊密相關。
“除了天體自轉的影響，撞擊過程的非均一性足以解釋這些異常的濺射物分布。”肖智勇說。團隊研究通過粒子群彈道飛行模擬發現，水星上的這條彎曲的濺射紋不是由更快的旋轉速度引起，而是由突變的濺射角產生。撞擊前撞擊體和靶體中存在廣泛的非均質性，具有不同的沖擊阻抗，進而影響沖擊波和稀疏波的傳播、相互作用方式，最終引發濺射角的突變。
這個發現為廣泛使用的斯坦諾定律(Steno’s Law)的可靠性筑高了護欄：地質單元的疊覆關系是判定地外天體表面物質的相對新老關系的基礎，也是構建全球和區域地層體系的基本定律；然而，突變的濺射角度可能導致同一個撞擊坑的濺射物在不同的時間點、從不同方向在同一地點沉積，形成偽交切關系。這個研究也對廣泛使用的基于撞擊坑統計的定年方法提出技術改進：濺射角突變形成了很多不易被識別和排除的背景二次坑，撞擊坑統計定年需要開展跨區域的對比。
該研究成果以“Untrackable distal ejecta on planetary surfaces”為題，于2023年3月1日發表在Nature Communications。文章的第一作者是大氣科學學院博士研究生許睿，通訊作者是肖智勇教授，中山大學大氣科學學院為第一完成單位。
