认识陨石

2013年3月1日，俄罗斯莫斯科，维尔纳茨基地球化学和分析化学研究所用显微镜观察当年2月下旬车里雅宾斯克地区陨石坠落事件后发现的陨石碎片。

陨石，顾名思义，是星星陨落下来之意，也就是天上掉下来的石头。虽然不少人在博物馆见过陨石，但是因为陨石罕见，真正了解陨石的人寥寥无几。随着网络和通信的发展，大家在互联网和电视上经常会看到陨石降落的消息，也有很多因发现陨石而“发财”的报道。因此，国内外都出现了陨石收藏热。

作为陨石专业人员，多年来，笔者接触到很多“陨石”爱好者和要求鉴定陨石的人。然而，很遗憾，送来鉴定的样品中，很少是真正的陨石。这些爱好者往往坚信他们发现的是陨石，有的人说：这块样品磁铁能吸，是陨石;也有人问：有黑色的皮，不是陨石吗？还有的人发现，所捡的石头，与现场四周的岩石都不一样，很独特，无法解释，所以只能是天上掉下来的，是陨石。

到底什么是陨石？陨石有什么价值？应该怎样鉴定陨石？这些问题不时萦绕在笔者心头。

显微镜看到的球粒陨石中的球粒结构。圆球是太阳星云条件下高温熔融结晶的直接证据。

陨石是地球之外的物质，它经历了大气层的摩擦烧蚀，表面有黑色熔壳和气印，就像手指按下的手印。

斜长角砾岩月球陨石（左）对比地球断层角砾岩（右）。

陨石是什么？ 

欧阳自远等著的《天体化学》和王道德等著的《中国陨石导论》都明确阐述，陨石是陨星在穿过地球大气层时，因摩擦高温产生烧蚀，最后残留的地外岩石。由此可见，陨石是地球之外的物质，它经历了大气层的摩擦烧蚀，表面有黑色熔壳和气印。近年来，美国“机遇”号火星车在火星上发现铁镍金属块，是天上掉到火星上的小行星物质，这显然也是陨石。因此，广义的陨石概念可扩展到地球之外，即在行星表面发现的来自其他天体的岩石。

陨石有大有小，一般将大块的称为陨石，而对于很小的残余地外样品（毫米级以下），则称其为微陨石。现在奇石收藏市场出现了很多“玻璃陨石”，而且号称“泡酒喝可以治病”，其实，这是巨大陨星降落地球时，与地球发生严重碰撞，造成地表岩石产生强烈的高温熔融，形成撞击坑，并向四周发生溅射而产生的，最远的溅射可能超过数百公里。这种“玻璃陨石”对研究陨星降落事件及其与地球撞击作用过程具有重要科学意义，也是天体化学的重要研究内容，但是，它不是陨石，它的成分主要是地球岩石的熔融产物。

据估计，每年到达地球附近的质量大于100千克的陨星体有1500颗，但到达地面上时残留质量不过10千克左右，因而发现率不过4—5块/年。全球收集保存有近3000次陨落的各类陨石。另外，南极发现了5万多块陨石，沙漠地区也发现了1万多块陨石。

陨石是来自太阳系空间中行星和小行星的物质，行星和小行星是什么类型物质，陨石就有什么可能。类地行星表面主要是硅酸盐岩石，类木行星则是以气体、水、水冰等为主，小行星则可能存在多种铁、石铁、硅酸盐质岩石等类型。另外，彗星有时也会降落到地球，但是彗星以冰为主，它在穿过大气层落在地面的过程中极易挥发，不可能保存。目前所有收集到的陨石，只有铁陨石、石陨石和石铁陨石3类。

陨石为什么那么值钱？

曾有媒体报道过一则《新疆46亿岁陨石标价8000万，与地球同龄》的新闻。这块“陨石”重434克，声称是目击陨石，从地下挖出来的。从照片的样品特征上分析，它没有明显的黑色熔壳，显然排除目击陨石的可能。暂且不论它是否是陨石，仅其标价就传递给人们一个强烈信息——陨石是无价之宝啊。

在本世纪初，我国开始了探月工程，目前已经完成了嫦娥五号月球样品采样返回任务。2020年成功发射天问一号，开展火星探测任务。此前，为了开展火星探测计划的预研究，我国迫切需要火星陨石样品，中国科学院投入巨资购买样品，以每克约1万元人民币的价格购买一块重约700克的目击坠落火星陨石“Tissint”，总投资100万美元。这些故事充分说明，陨石非常珍贵，也具有极高的市场价值。然而，有人一定会提出疑问：陨石不就是一块石头，为什么这么贵呢？

毋庸置疑，陨石具有重要的科学价值，正如中国月球探测首席科学家欧阳自远院士所说：陨石是太阳系的考古样品，对陨石的研究、鉴定和收藏，是认识太阳系起源与演化的重要途径。自古以来，人类一直仰望星空，对宇宙太空充满了憧憬，想了解地球之外的物质世界。在美国阿波罗计划之前，人类只有通过陨石才能窥探太阳系中行星和小行星的物质成分。

为什么说陨石是太阳系的考古样品？这得从陨石的形成过程说起。根据天文学和天体化学研究，太阳系形成于46亿年前的原始星云，由于引力收缩和凝聚作用，随着温度的降低，原始星云在中心部位凝聚形成了原始太阳，而四周星云物质先凝聚形成难熔包体，而后成为球粒，再凝聚成铁镍合金和硫化物，最后是非晶质物质。在这个过程中，上述球粒、难熔包體、铁镍合金等逐渐聚集形成小星子，小星子碰撞捏合，形成不同球粒陨石的母体，这些陨石母体因为日心距的差异，其物质成分和氧化还原程度也明显不同，这就形成了不同类型的球粒陨石。在现在类地行星和小行星带的位置上，小星子又形成更大的小行星，甚至形成行星。因为同位素衰变能和吸积能，大的小行星和类地行星内部发生高温熔融，即岩浆作用，并形成核幔壳的圈层结构。有些小行星和一些因撞击事件溅飞出来的行星物质，经过漫长的地质年代，逐渐与地球相撞，形成了陨石。

因此，不同类型球粒陨石及其内部不同组分记录了太阳系星云演化的过程，而非球粒陨石类型则是行星和大的小行星的岩浆分异作用的产物。所以，陨石是我们研究太阳系演化历史的重要对象。

由于现代科技的发展，人类已经逐步迈向太空，并开展了多种形式的深空探测计划，已经可以直接采集月球等地外星体的样品。目前，已经采集了380多千克的月球样品，也采集了彗星的尘埃样品。对于整个太阳系而言，我们在星体上采集的地外样品非常有限，而陨石是随机来自太阳系不同时间、不同空间的“考古样品”。

科学家正是通过对一块南极火星陨石的研究，发现了该陨石存在疑似的火星远古微生物化石，火星生命就成为一个全球性的科技热点，美国政府也因此批准了美国宇航局的火星探测器计划。南极“ALH 84001”正是因从中发现了可能的火星生命化石而闻名遐迩的陨石。1984年，美国南极陨石考察队在横断南极山脉Allan山地区发现“ALH 84001”陨石，它属于斜方辉石岩型火星陨石。1996年，美国科学家麦凯（McKay D. S.）等人在陨石中发现了蠕虫状碳酸盐管集合体，认为这种形状的集合体应该是水体中微生物“化石”，并提出发现了火星生命的迹象。然而，学者哈维（Harvey R. P.）和麦克斯温（McSween H. Y.）则反驳了该观点，因为他们研究发现，这种形态的碳酸盐集合体可能是因为撞击作用产生的高温（>650℃）的富二氧化碳的流体渗透到因撞击破碎的底部斜方辉石岩中形成的。显然，无法从“ALH 84001”陨石断定是否存在火星生命。但是，这块陨石激发了科学家们对火星生命的好奇心，在很大程度上，推动了美国乃至世界上的火星探测活动。

2019年10月，法國巴黎，一块157千克重、有5 .5万年历史的菱铁矿八重晶陨石在巴黎德鲁奥拍卖行展出。

墨西哥的“Allende”碳质球粒陨石是科学界非常知名的一块陨石。知名的原因有两方面，一是它对科学有重要的贡献，二是它来自最大的碳质球粒陨石雨，陨石总重超过5000千克。1969年2月8日，墨西哥奇瓦瓦州降落了一场巨大的陨石雨，散落区长5万米，宽8000米。此时，正是美国载人登月阿波罗11号计划的前夕，因此，“Allende”陨石为月球采样返回研究提供了“及时”的预研究样品，而且，此陨石获得了一系列重要科学分析，并为地球化学分析提供了重要的标样。

中国月球探测首席科学家欧阳自远30多年前就开始研究陨石，从中获得了大量的科学信息，尤其对月球科学有了系统深入的研究，最终促进了中国探月工程的启动。

另外，深空探测采集地外样品，一方面成本和代价非常高，另一方面深空探测范围有限，无法取得太阳系不同空间、不同演化历史阶段的样品。显然，陨石是深空探测技术采集的样品所不能替代的，其科研价值不言而喻。陨石的市场价值主要源于它的科学价值，还有就是，陨石太稀少了，物以稀为贵。

在科普和宣传教育方面，陨石是可以直接看到和接触到的宇宙物质，科学探索是陨石的重要内涵，这不但能增加我们对宇宙物质的感知和认识，也会激发青少年对自然科学的爱好和兴趣，所以，国内外博物馆争相收藏陨石并设立专门的科普展柜进行宣传。

陨石的自然探索属性及其科学价值为陨石收藏热潮奠定了基础，另外，陨石还具有高端收藏品的稀有特性。正因为陨石的独特科学意义、自然探索属性和稀有性，必然决定了陨石收藏的巨大内在价值潜力和被热爱的无穷魅力，从而促使陨石的市场增值，形成贵比珍宝的价格。值得一提的是，陨石非常珍贵，价格高昂，但它不是无价之宝，市场上的漫天要价是不合理的。陨石的价格因类型不同和数量多寡，也有一定的市场行情可寻。

陨石与地球上的石头有何不同？

作为奇石爱好者，尤其是陨石爱好者，他们经常到野外考察，寻找各种奇石和标本，所以，他们经常会问：陨石与地球上的石头有什么不同？怎样才能识别区分出陨石？陨石是否含有特殊元素？是否具有特殊的保健作用？等等。下面，我们简要对比一下陨石与地球岩石的相似性和差异性。

陨石来自天外，非常珍贵，是不是因为陨石的成分很特殊，或者陨石的化学成分（如元素）与地球上的化学成分不一样？如果是这样，陨石鉴定是否只要确定这些特殊元素就可以了？其实，虽然地球与火星、金星、水星的化学成分的含量比例存在一定的差异，但是，地球的化学元素与其它行星及陨石的化学元素并无不同。而且，元素起源理论也表明，除了极少量的太阳系外颗粒的同位素有强烈的异常外，陨石和地球、其它行星与小行星的元素和核素都是同源的。太阳系的行星是同一个太阳星云凝聚的产物。这就是说，陨石的元素和同位素与地球是相同的，并无差异。地球是八大行星之一，它与火星、金星、水星非常相像，都具有铁镍核—幔—硅酸盐壳的结构，所以，统称为类地行星。

2018年10月，波士顿RR拍卖行拍卖一块极为罕见的月球陨石。这是一块编号为“NWA 11789”的月球长石角砾岩，也被称作“Buagaba”或“月球之谜”。它由6个碎片拼合而成，重达5.5千克，一侧可见其熔壳，这是迄今发现的体积最大的月球陨石。

因颜色美丽、晶体通透而受到市场欢迎，常被人们作为珠宝收藏的“捷克陨石”就是典型的“玻璃陨石”，它不是真正的陨石，其成分主要是地球岩石的熔融产物。

NASA的火星勘测轨道飞行器（MRO）在2019年4月拍摄的一张火星陨石坑的照片。该陨石坑形成于2016年9月至2019年2月之间。

那么，陨石的矿物与地球的矿物有差异吗？实际上，陨石详细的矿物有280多种，除了铁纹石、镍纹石等少数陨石矿物外，绝大部分矿物与地球矿物并无二致。陨石主要由结晶质矿物组成，也有一些是冲击熔融的非结晶质物质。

陨石结构与地球岩石结构又有哪些相似性和差异性呢？陨石分为球粒陨石和非球粒陨石两大类，它们结构的变化非常大。球粒陨石主要是球粒结构，也是隕石所特有的结构。而非球粒陨石有铁陨石、石铁陨石、无球粒陨石三大类，铁陨石和石铁陨石具有维斯台登结构、橄榄石陨铁的橄榄陨铁结构，这些结构也是不同于地球岩石的特有结构。但是，无球粒陨石则与地球基性岩浆岩的结构非常相似。

在平时辨别是否是陨石的过程中，常会出现外表相似但其实不是陨石的“误会”，比如以下这几种情况。

熔壳是陨石特有的，是在穿过大气层时摩擦高温产生熔融形成的烧焦状的黑色玻璃质结构。其它因为火山作用或其它人工高温形成的黑色表皮不能算熔壳。所以，熔壳是鉴定陨石的“金钉子”。有些人对熔壳有些误解，最多见的就是把沙漠漆化现象当成陨石熔壳。几年前，一位矿石老板带着不少沙漠漆化的卵石请笔者鉴定。这些卵石有浑圆不规则状的外形，灰黑色，而且颜色非常深。猛一看，确实与陨石有几分相像，但是仔细观察发现，这些卵石表皮非常光滑，与含有气泡的粗糙的陨石熔壳还是不一样。然而，这位老板坚信它们是陨石，要求帮他出具鉴定证书。由于笔者的严词拒绝，他竟然粗鲁地说道：“中国科学家为什么不敢说真话？！”真让人无语。

曾有一位爱好者告知，他发现了一块“月球陨石”。根据照片，这块样品与月球陨石真的非常相像。但经过样品观察，笔者发现这是一块断层角砾岩。用肉眼或照片观察，断层角砾岩与斜长角砾岩月球陨石在标本结构上具有一定的相似性，但二者是有差别的：月球陨石角砾岩的白色角砾是斜长岩，基质为细粒结构或碎屑状的辉石颗粒和玻璃质;而地球断层角砾岩的白色角砾常常为方解石或石英岩，而基质往往为粗粒晶体，矿物成分复杂。

相似的还有球粒结构与鲕状结构。球粒是球粒陨石特有的物质，是太阳星云高温事件熔融结晶产物。球粒形态是圆形或椭圆形，地球沉积岩中的鲕粒结构外形也是圆形和椭圆形，二者非常相像，却存在本质的不同。球粒是高温熔体结晶而成，常具有橄榄石和低钙辉石斑晶，是斑状结构，而鲕粒是沉积岩形成过程中富铁或铝的胶体团块形成，具有同心圈层结构。另外，球粒陨石中矿物组合也不同，球粒常常与铁镍合金和陨硫铁共生，而鲕状则出现在碳酸盐质灰岩或泥质岩中。

有磁性也不一定是陨石。因为球粒陨石中经常含有铁镍合金和陨硫铁，所以，陨石的野外筛选和初步鉴定，常常采用磁性测试，目的是判断其中是否有铁镍合金。然而，许多爱好者使用稀土强磁铁测试岩石的磁性。地球岩石中很多含铁、钛和钒等元素的矿物，这些岩石或多或少存在一些磁性，遇到强磁铁，可以产生较强的吸力。所以，磁性只是一个辅助手段。如果是球粒陨石，检查有磁性后，还需要检查样品内部是否有球粒和铁镍合金。

曾有人在一块样品内部发现了不少金属颗粒，一度怀疑其是否是陨石。经鉴定发现，这块样品是一个古老窑炉的炉渣，其中有不少因冶炼过程形成的金属铁颗粒。这与球粒陨石的铁镍合金不同的是，产状和矿物组合方面没有出现球粒，另外在化学成分上没有镍和钴的成分。

2021年4月24日，中国国家航天局正式公布我国首辆火星车的名字：“祝融”。祝融是中国上古神话中的火神。“祝融号”火星车将在火星上开展地表成分、物质类型分布、地质结构以及火星气象环境等探测工作。

2008年12月8日在沙漠地面发现的于10月7日降落在地球的“Almahata Sitta”陨石15号。“AlmahataSitta”陨石是唯一一颗被准确预测到降落时间的陨石。

如何鉴定陨石？

陨石识别的因素主要有表面特征（皮壳、颜色、光泽、平整度）、物理性质（比重、磁性）和内部性质（颜色、结构、矿物成分）。在鉴定陨石过程中，外表特征固然重要，但内部性质的分析具有更重要甚至是决定性的作用。

鉴定一块样品是否为陨石，可以从以下几方面考虑：

第一，外表熔壳。陨石在陨落地面前要穿越稠密的大气层，在降落过程中与大气发生磨擦产生高温，使其表面发生熔融而形成一层薄薄的熔壳。因此，新降落的陨石表面都有一层黑色的熔壳，厚度约为1毫米。第二，表面气印。由于陨石与大气流之间的相互作用，陨石表面还会留下许多气印，就象手指按下的手印。第三，比重。铁陨石的比重为8克/立方厘米，远远大于地球上一般岩石的比重。球粒陨石由于含有少量金属，其比重也较重。第四，磁性。由于大多数陨石含有铁，因此，95%的陨石都能被磁铁吸住。第五，内部金属。铁陨石和石铁陨石内部是由金属铁组成，这些铁的镍含量很高（5%-10%）。球粒陨石内部也有金属颗粒，在新鲜断裂面上能看到细小的金属颗粒。第六，球粒。球粒陨石是陨石中数量最多的，根据球粒判断陨石也是非常有用的方法。只要发现球粒，那就可以肯定是陨石。球粒直径一般在3毫米以内，圆形或椭圆形，颜色深灰。第七，维氏台登结构。绝大多数铁陨石抛光面上呈现出颇具特征的维氏台登结构，这被认为是区别铁陨石和人工合金的重要标志。第八，黑色冲击熔脉识别陨石。熔脉是陨石母体在经历冲击作用时产生的，陨石物质在高温高压时产生熔融时沿裂隙充填形成的，这是陨石中特有的，因此，如发现岩石样品中有黑色细脉或者黑色熔融的团块，就是判断陨石的有利证据。

陨石降落可预测吗？

无人知晓陨石什么时候会降落。但是，“Almahata Sitta”陨石是个例外，它是唯一一颗被准确预测到了降落时间的陨石。这是一块成分非常特殊的陨石，一块富含石墨和金刚石的橄辉无球粒陨石。2008年10月6日早晨6：39（UTC），美国亚利桑那州来蒙山天文台发现了一颗直径2—5米的近地小行星，编号为“2008TC3”。在数小时后，根据科学计算，哈佛-史密森天体物理中心宣布，“2008TC3”将于次日凌晨2：45（UTC）与地球相撞。“2008TC3”小行星准时出现在非洲苏丹努比亚沙漠上空，以每秒12.8千米的速度坠落。从2008年12月6日起，在Almahata Sitta地区先后发现了600多块陨石，总重约10.5千克，陨石被命名为“Almahata Sitta”陨石。“2008TC3”从发现到降落，仅仅19个小时。这是人类首次发现、跟踪并准确预报近地小行星撞击地球的时间和地点，最后成功收集陨石样品。显然，这充分证明了科学观察近地小行星并准确预测撞击地球的可能性，对应对近地小行星撞击地球、保护地球具有重要的科学意义。