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作者：文/虞子期 在我们所生活的这块星球的土地上，除了有依靠自身形成的丰富物质以外，还有一些是来自太空的物体，比如，陨石就是散落在地球上的不速之客之一。在很多现象的背后，总是隐藏着一些规律，科学家们在地球上发现的大多数陨石，虽然看上去都不过是随机形状的斑点，但只要将它们的所有部分衔接到一起，就会发现其中大约有25%的陨石都呈现出锥形的外观。客观而言，陨石在地球上的出现频率并不罕见，那么，我们如何全面地理解什么是陨石、以及来到地球之后的它们为何形状变得出奇的统一？ 被大气层雕刻而成的锥体陨石 科学家们通过实验发现，当来自太空的陨石落到地球时，处于飞行状态中的陨石会被融化和重塑流星体，地球的大气层将这些岩石雕刻成了更具有空气动力学的形状，并且让它们处于比较稳定的状态，以锥形的外观最终散落到地球上。当太空岩石以特别高速的速度撞击地球的大气层，便会因此而产生特别强烈的摩擦，陨石会在此时自由翻滚，并伴随着被加热、熔化和变形。在实验室里，从流星体陨石接触到地球大气层，到其着陆在地球表面所遭遇的所有环境，科学家们的确难以完全复制这样的条件，但研究人员通过将实验分成几个重要的部分、以及使用一些特殊材料来靠近这些环境因素。 互补实验诠释太空锥体的形成 如果科学家们仅仅通过一个实验来诠释这些太空锥体的形成，明显是不具备太强的说服力的。研究人员首先做的第一个实验，模拟的是一块粗糙的岩石撞击地球的大气层，当粘土球钉在水流湍急的中心位置之后，他们发现粘土开始变形，并被侵蚀成了锥形。当然，这是一种非常特殊的情况，柔软的粘土在水中是无法进行移动的，也从无松散的岩石可以通过高层大气，并以一种特定的方式来定位自己。然后，科学家们做了第二个实验，这一次是将不同种类的锥体放入水中，然后观察它们的下降过程。通过实验发现，不管锥体是“太胖”或太窄，都会导致其翻滚，这样的表现和其他形状的岩石是一致的。但在这两个极端之间的锥体，却会瞄准自己的方向顺利滑过水面。 科学家们通过这两个可以互补的实验表明，当陨石的降落过程满足某些条件的时候，大气入口的极端摩擦便会导致这些太空岩石形成圆锥形的外观。摩擦力是一个物体相对于另一个物体运动的阻力，在运动中的物体之间动摩擦起着关键性作用，并且，在自然界中不存在完全无摩擦的环境，即使是深空中微小的物质颗粒，也可能相互作用，从而产生摩擦。而这些圆锥形的部分，有时候会帮助滚烫的岩石越来越趋于稳定，让其指向一致的方向。同理，正是因为这样的稳定性，会让这些陨石变得越来越像圆锥形。最后，当这些陨石撞击地球的地面之后，我们的研究陨石的科学家们就会遇到这些，被定向的圆锥形太空岩石的残骸。 不同种类的陨石具备什么特质 关于陨石，我们可以这样概括性地描述，即一颗小流星或小行星撞击地球大气层后存活下来的岩石。并且，这些陨石也有自己的分类，包括石质陨石、铁陨石和石铁陨石三种。在这些物体中最常见的陨石类型是石质陨石，它们全部由岩石材料制成，通常含有有机或含碳的化合物，甚至是水的痕迹，科学家们认为这样的类型代表了太阳系创造的剩余碎片。石质陨石根据起内部是否含有球粒结构，又可分为球粒陨石和不含球粒陨石两类，石陨石上的硅酸盐矿物，由橄榄石、辉石和少量斜长石组成，也含少量金属铁微粒。 而石铁陨石的组成则包括岩石和金属材料，由铁、镍、硅、酸、盐等矿物组成，铁镍金属含量30至65，其商业价值是陨石中最高的。这些陨石中的一些起源于月球或火星，可以让科学家深入了解太阳系中的不同物体；但铁陨石主要含有铁和镍这两种物质，它的外表裹着一层黑色、或褐色的1毫米厚的氧化层，叫做熔壳。在其外表还有许多大大小小的圆坑，它们被叫做气印。此外，它还有形状各异的沟槽，叫做熔沟。这些都是由于陨落过程中它们与大气剧烈摩擦燃烧而形成的，而其中含镍较高的铁陨石通体黑绿并泛黄，民间俗称“黑宝绿陨石”，该陨石则属于陨石中的上品。 如何判断陨石来自于太空何处 多数陨石被认为起源于火星和木星之间的小行星带，并且是在大约45.6亿年前的太阳系历史早期形成的。这些小行星碎片要么被撞出太阳轨道，要么撞到地球轨道，通过与其他物体的碰撞，或者通过太阳和木星施加的引力相互作用。来自小行星带的陨石与太阳系年龄大约相同，皆为45亿年左右。没有地球岩石这么老，因为它们都被陆地地质过程反复破坏和改造，比如，侵蚀和板块构造。虽然很难确定特定小行星作为特定陨石类型的母体，但将陨石数据与来自地球观测和航天器的小行星数据进行比较，则有助于确定某些陨石类型的可能来源。 一些陨石来自月球和火星，当另一个（小行星或彗星）物体与月球、或火星相撞时，这些月球或火星的地壳岩石被射入太空，并有足够的力量将一些冲击产生的碎片，发射到穿越地球的轨道。火星陨石、地球岩石和其他陨石类型的区别，主要在于它们的化学和矿物成分，以及它们的年龄。在火星陨石中被困在冲击玻璃中的气体，与1976年NASA“维京任务”所采取的火星大气测量相匹配。它们在月球上的起源，主要是基于与航天器返回地球的月球岩石的独特化学和矿物特征比较。 陨石研究具有哪些重要的作用 陨石的年龄范围很广，其中最古老的颗粒已有45.6亿年的历史，来自碳质球粒陨石的富含“钙铝的夹杂物”。源自小行星的陨石年龄大约为45亿年，源自月球的陨石年龄则在4.5至29亿年之间，而起源于火星的陨石的年龄，是从2亿年到45亿年不等。科学家们需要详细的微观、化学和矿物学分析，以唯一地识别和分类陨石。这些的分析可以区分在不同时间落入单个区域的两个陨石，也可以链接在不同位置、或不同时间发现的单个陨石事件的两个样本。科学家们通过分析陨石中多种元素及其同位素的浓度，增加我们对太阳系年龄和大量化学成分的科学认知，以及陨石中不同成分及其母体的顺序。 一些陨石含有由恒星产生的尘埃粒子，这些“星尘”在我们的太阳系形成之前就有了。对这些太阳系物质的研究，可以增加我们对恒星形成和演化的理解。对不同类型的陨石及其组成部分的分析，使我们对太阳系中最早的条件有了新的认识，并确定了形成可居住世界的途径。随着时间的推移，大型陨石撞击塑造了我们星球和月球的部分面貌，并且，陨石可能给地球带来了生命所必需的成分，在这些有机化合物中，比如，羧酸、复合氨基酸、脂肪胺、乙酸和甲酸，它们都可以在太空岩石内运输很远的距离。此外，巨大的陨石撞击还可能导致重大物种的灭绝，并对我们星球上的生命造成不可逆的影响。 |
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