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陨石,从哪里来?

 风吟楼 2020-06-17

宁静而清朗的夜晚微风徐拂,

当我们躺在柔软的草地上仰望星空时,

不经意间,或许会看到一颗流星,

拖着长长的尾巴,

周身散发着明亮的光华,

快速划过夜空,飞向天际。

它是谁?从哪里来?又去往何处?

什么是陨石
来自地球之外的小行星和行星碎片,脱离了原有的运行轨道,在穿过地球大气层之后,烧蚀残余部分降落到地球表面,这就是陨石。
陨石具有很高的科学价值,它可能保存了太阳星云凝聚、行星堆积和熔融分异等全部过程的信息。

同地球上的其他资源相比,陨石又显得极为稀少,在发现南极陨石和沙漠陨石之前,人类收集到的陨石总数仅2000多块。

陨石哪里来

地球上的陨石主要来自于月球、火星和小行星带,还有可能来自于水星及其他星球,有的陨石甚至可能是来自于45亿年前的地球,它们在历史上被撞击出去,游荡了数十亿年之后又回到了地球家园。

太阳系示意图,大多数陨石来源于火星和木星之间的小行星带


在这些陨石中,“月球陨石”和“火星陨石”科研价值和市场价值最高的陨石。它们来源于太阳系小星体对于月球和火星表面强烈的撞击,生成溅射的碎片被地球引力捕获,最终掉落在地球上成为陨石。

“月球礼物”

第一块被识别出并认可的“月球陨石”,是美国南极陨石考察队收集于南极阿伦山的Allan Hills A81005,它是一块来自于月球表层的斜长岩质角砾岩。迄今为止,已经获得国际陨石协会命名的月球陨石有393块。

第一块被识别的月球陨石ALHA 81005

“月球陨石”的认识和识别经历了一个漫长的过程,目前认可一块月球陨石,需要的证据主要有:

(1)岩石学和矿物学特征和Apollo任务采集的月球岩石样品类似,而不同于地球上的样品;

(2)稀有气体组成和含量与月球的一致;

(3)氧同位素组成不同于HED族陨石和火星陨石等玄武岩质无球粒陨石。

月球陨石 NWA 11474

“火星使者”
目前,被命名的火星陨石有245块,其中最知名的火星陨石当属ALH 84001NWA 7034

ALH 84001火星陨石碳酸盐沉积物中疑似地球上的“杆菌”化石

(红色断线区域,照片来自于国际陨石收集协会Encyclopedia of Meteorites)

ALH 84001由美国南极陨石考察队收集于南极阿伦山,在位于美国休斯顿的约翰逊航天中心存放了近10年,一直被误认为是HED族陨石中的古铜辉石无球粒陨石,直到科研人员注意到其微量元素组成不同于HED族陨石。

在这块陨石的碳酸盐沉积物中发现了类似于地球30亿年前的细菌化石,其尺寸不到地球上杆菌的十分之一。这些沉积物是橙黄色的球体,平均粒径约50微米,边缘有黑色和白色的富镁和富铁层。在层与层之间,有微小的磁铁矿和硫化铁颗粒紧密结合。碳酸盐沉积物还含有可能形成于腐烂的有机物质的多环芳烃。

“黑美人”NWA 7034火星陨石中含有0.7%的水,是含水量最高的火星陨石,左图显示漆黑色熔壳和分布于熔壳表面的龟裂纹,右图为角砾状碎屑岩的切面

(照片来自于国际陨石收集协会Encyclopedia of Meteorites)

NWA 7034俗称“黑美人”,2011年发现于摩洛哥干旱的沙漠,是一块火星表土角砾岩,其水含量可达0.7%,是目前发现含水量最高的火星陨石,对于火星古环境的演化研究具有重要的科学意义。这些水并不是加热就可以变成水蒸气的水分子,而是以羟基形式存在于矿物晶格中,是火星岩石曾经发生过水蚀变的重要证据。

文化、艺术、科学
在地球46亿年漫长的岁月中,曾有不计其数的陨石坠落而来。我国古代对陨石有诸多记载,最早有据可查的是在夏代:
《竹书记年》中记载:“帝癸十年(公元前1809年,夏代),五星错行,夜中陨星如雨。”《春秋》中也有记载,鲁庄公七年(公元前687年):“四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨。”
相较于我国的古人的“淡定”,一些国家对陨石则十分“崇拜”。古罗马人把陨石当做神的使者,他们在陨石坠落的地方盖起钟楼来供奉。匈牙利人则把陨石抬进教堂,用链子把它锁起来,以防这个“神的礼物”飞回天上。
除了文化历史,铁陨石和橄榄陨铁的切面由于其漂亮的维斯台登结构海绵陨铁结构被广泛加工为饰品。

由俄罗斯遂城橄榄石铁陨石和中国戈壁玛瑙组合设计的陨石饰品——齐天大圣

地球上数量最多的陨石是球粒陨石,此外,还有原始无球粒陨石、来自分异型小行星的陨石、铁陨石和石铁陨石。除了来自小行星带、月球和火星的陨石,在碳质球粒陨石等陨石中还发现了太阳系形成之前或者叫太阳系外的微细颗粒。

陨石作为带我们窥见太阳系了解地球的使者,将在未来为人类解密太阳系和地球的更多信息。

本文首发于《地球》2020年第2期,有删节修订
图片来源:作者提供

责编:李彦伟

排版:尹   璐

审核:卞跃跃

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