尹懷勤

一個(gè)國(guó)際研究小組日前發(fā)現(xiàn)確鑿證據(jù)，顯示1.2萬(wàn)年前地球曾降下隕石雨，并導(dǎo)致美洲史前人類(lèi)和包括猛犸象在內(nèi)的一些大型動(dòng)物滅絕。這就引出了幾個(gè)問(wèn)題，什么是隕石？隕石是從哪里來(lái)的？又為什么會(huì)形成隕石雨？

許多運(yùn)行在太陽(yáng)系空間大小不一的碎塊，在飛近地球時(shí)被地球引力所吸引，高速?zèng)_入地球大氣層后與氣體分子激烈碰撞并發(fā)熱發(fā)光，這就是我們所看到的流星。大部分流星體經(jīng)大氣摩擦熔化，就消失不見(jiàn)了，但也有少數(shù)流星體未等熔化完就掉到地面上而成為隕星。由于多數(shù)隕星與地球上的巖石相似，故而又將其稱(chēng)作隕石。隕石在地球大氣層中高速降落時(shí)，其前端的空氣受到強(qiáng)烈壓縮，溫度能陡升到幾千甚至上萬(wàn)攝氏度。在這種高壓高溫氣流的作用下，有的隕石會(huì)發(fā)生爆炸，分裂成許多碎塊落向地面。這種現(xiàn)象就被稱(chēng)為隕石雨。世界上最大的隕石雨記錄是1976年3月8日下午3點(diǎn)多鐘隕落在我國(guó)吉林市附近的一場(chǎng)隕石雨?？瓶既藛T共收集到100多塊隕石標(biāo)本，總重超過(guò)2600多千克，其中最大的一塊就是吉林1號(hào)隕石。

關(guān)于隕石的歷史記載

世界文明古國(guó)埃及與中國(guó)很早就有關(guān)于隕石及隕石雨的記載。公元前2000年埃及的“紙草書(shū)”上就記錄了從天外落下來(lái)的石塊和鐵塊。我國(guó)約有700多次隕石降落的文獻(xiàn)記載，是世界上研究古代隕石最系統(tǒng)的珍貴資料?！洞呵铩飞暇陀涊d著公元前645年12月24日在今河南省商丘市城北的一次隕石雨降落：“隕石于宋五”，即從天上落到宋國(guó)那個(gè)地方的隕石共有五塊。這是世界上關(guān)于隕石雨最早的記錄?！蹲髠鳌方忉屨f(shuō)：“隕石于宋五，隕星也”，首次提出了隕石即隕星，比歐洲人認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)早了2000多年。漢代司馬遷在《史記?天宮書(shū)》中更明確指出：“星墜至地，則石也?！彼未蚶ㄔ凇秹?mèng)溪筆談》中記載了1064年發(fā)生于江蘇宜興的一次隕星降落，并發(fā)現(xiàn)這顆隕星由鐵組成。

隕石著陸時(shí)撞擊地面形成的坑穴，被稱(chēng)為隕石坑。多數(shù)隕石質(zhì)量不大，降落時(shí)受大氣的阻力作用而減速，落地前的速度一般為每秒幾十米至300米左右，因此隕石坑較小。而當(dāng)一個(gè)很大的隕石降落地球時(shí)，因大氣的減速有限，它就會(huì)以高速撞向地面，其巨大動(dòng)能瞬間即釋放出來(lái)，將大部分隕星物質(zhì)和撞擊點(diǎn)周?chē)罅康孛嫖镔|(zhì)完全粉碎并氣化，結(jié)果形成比隕石大得多的隕石坑。直至目前，地球上已發(fā)現(xiàn)78個(gè)大型隕石坑，最著名的是位于美國(guó)亞利桑那州的巴林杰隕石坑，直徑為1240米，深度達(dá)170多米，坑的四周比地面高出約40米。它是2.5萬(wàn)年前一個(gè)直徑60多米、重10多萬(wàn)噸的鐵隕石以每秒約20千米的速度撞地而形成的。研究表明，幾萬(wàn)噸重的大隕星撞擊地球平均1萬(wàn)年就有一次。由于地球有空氣和水，在長(zhǎng)期的風(fēng)吹雨打之下，隕石坑都改變了原形，能留下來(lái)的已經(jīng)不多，而在水星和月球上則大體保持了原貌，除有坑穴外還有環(huán)形山。

隕石的類(lèi)型和特征

隕石的形狀多種多樣，有鈍圓錐狀、多面體狀、橢球體狀、扁球形狀，還有各種不規(guī)則的形狀等。從外表看，隕石一般都有小于1毫米的黑色或深褐色熔殼和一些坑坑洼洼的氣印，這都是在高空中和大氣高速摩擦熔化而形成的。根據(jù)熔殼上熔凝物質(zhì)流動(dòng)的痕跡和氣印的排列狀況可以判定隕星在大氣層中飛行的方位。

據(jù)對(duì)全世界收集的隕石的研究分析，按礦物組成和化學(xué)成分，隕石可分為石隕石、鐵隕石和石鐵隕石三種類(lèi)型。石隕石主要由硅酸鹽組成，含有少量鐵鎳金屬和鐵的硫化物。它是最常見(jiàn)的隕石，占全部隕石的92％。石隕石又可分為球粒隕石與非球粒隕石，其中球粒隕石占全部隕石的84％；鐵隕石主要由鐵鎳金屬組成，含少量鐵的硫化物、磷化物和碳化物。其重要特征是鎳的含量高，都超過(guò)5％，而地球上自然鐵中鎳的含量不超過(guò)3％；石鐵隕石由大致相等的硅酸鹽和鐵鎳金屬組成，是介于石隕石和鐵隕石之間的過(guò)渡型隕石。它又分成較為常見(jiàn)的橄欖鎳鐵隕石和中鐵隕石等幾種。除上述三種隕石外，還有微隕石和隕冰亦屬隕石范疇。微隕石是降落到地球上的宇宙塵埃，直徑還不到1毫米，其主要成分是鐵和鎳，也含有一些硅、錳、鎂、鈷等元素，一般具有磁性。隕冰是一種罕見(jiàn)的來(lái)自行星際空間的冰塊，到達(dá)地面后不久就化為水，故數(shù)量極少。

世界上最大的石隕石當(dāng)屬我國(guó)的吉林1號(hào)隕石，重達(dá)1770千克；居于第二位的是美國(guó)的諾頓-富爾內(nèi)斯隕石，重為1079千克；占第三位的是美國(guó)的長(zhǎng)島隕石，重564千克。最大的鐵隕石是非洲納米比亞的戈巴隕鐵，重約60噸，至今還在原地；其次是格陵蘭的約角1號(hào)隕鐵，重約33噸，現(xiàn)陳列在美國(guó)紐約自然博物館中；位列第三的就是我國(guó)的新疆大隕鐵，重約30噸，從側(cè)面望去像一只閃著銀光的駱駝，因此當(dāng)?shù)厝私兴般y駱駝”，1965年從沙漠里搬運(yùn)到烏魯木齊展覽館展出。

從天而降的貴金屬

在我國(guó)和其他一些歷史悠久的國(guó)家的古墓葬中，往往發(fā)現(xiàn)一些用鐵隕石制作的器物，說(shuō)明古代人早就設(shè)法利用隕石了。在河北省藁城縣的商代中期古墓中，就曾發(fā)掘出一件鐵刃銅鉞，其鐵刃便是由八面體鐵隕石鍛制而成的。在河南省浚縣出土的商末周初的兩件青銅武器，其鐵刃和鐵援部分也是用鐵隕石鍛制的。

20世紀(jì)70年代初，美國(guó)科學(xué)家分析了兩個(gè)碳質(zhì)球粒隕石，首次發(fā)現(xiàn)隕石中存在有機(jī)化合物。在此后不到10年的時(shí)間里，就在隕石中發(fā)現(xiàn)了60多種有機(jī)化合物。隕石中有機(jī)化合物的成因，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為是非生物合成的“前生物物質(zhì)”。絕大多數(shù)隕石都來(lái)自小行星，也有少數(shù)隕石來(lái)自類(lèi)地行星。研究發(fā)現(xiàn)，1984年在南極洲發(fā)現(xiàn)的ALH84001隕石來(lái)自火星，它是火星被小天體撞擊后作為隕星飄落到地球上來(lái)的。在這塊隕石里存在著大有機(jī)分子——多環(huán)芳香烴。這表明，在幾十億年前，火星上很可能有過(guò)相當(dāng)溫暖潮濕的氣候，適合于生命的存在與維持。此一發(fā)現(xiàn)再次引起人們對(duì)火星生命及對(duì)火星進(jìn)行航天探測(cè)的關(guān)注。還有科學(xué)家認(rèn)為，隕石墜落地球?yàn)樯鹪刺峁┝恕霸稀保钤绲纳貋?lái)自于隕石。

2011年9月，《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究報(bào)告稱(chēng)，要不是大約40億年前隕星撞擊地球，人類(lèi)就永遠(yuǎn)見(jiàn)不到貴重的黃金。理由是，在地球形成過(guò)程中，熔化的鐵包括金、鉑等金屬逐漸沉淀到中心形成地核，根本無(wú)法開(kāi)采，留在地球硅酸鹽幔層中的貴金屬所剩無(wú)幾，可開(kāi)采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)在己經(jīng)開(kāi)采出來(lái)的數(shù)量。而事實(shí)上，地幔中的貴金屬含量比推測(cè)的要多上千倍，說(shuō)明它們來(lái)自隕石雨的撞擊。為了驗(yàn)證這一理論，英國(guó)幾位科學(xué)家分析了格陵蘭島的古老石頭，這些石頭是在地核形成后、隕石雨發(fā)生前形成的。他們將這一樣本與地球其他地方的巖石相比較，發(fā)現(xiàn)1克格陵蘭石頭中僅含千萬(wàn)分之一克的鎢，其中鎢182含量比現(xiàn)代巖石低了百萬(wàn)分之十五。這種鎢同位素的構(gòu)成能清晰顯示地球原有物質(zhì)和外來(lái)隕石添加物質(zhì)的區(qū)別。根據(jù)計(jì)算，通過(guò)隕石雨降落到地球上的黃金數(shù)量與地球上多出來(lái)的可開(kāi)采部分驚人的一致。據(jù)估計(jì)，當(dāng)時(shí)地球被2000億億噸的隕石轟擊，現(xiàn)在工業(yè)中利用的大部分貴金屬都是從天而降的。

隕石的最大來(lái)源地

天文學(xué)家將小行星稱(chēng)為隕石的母體，意即隕石多為小行星散落碎塊和近地小行星撞擊地球的結(jié)果。

美國(guó)宇航局今年5月10日宣布，通過(guò)分析黎明號(hào)探測(cè)器發(fā)回的最新數(shù)據(jù)，科學(xué)家對(duì)巨型小行星——灶神星的地貌特征以及它與地球的關(guān)系等有了新認(rèn)識(shí)。黎明號(hào)2007年9月發(fā)射升空，2011年7月進(jìn)入灶神星軌道，它將對(duì)灶神星進(jìn)行為期一年的觀測(cè)。近期，它在灶神星南極表面發(fā)現(xiàn)一座高聳的山峰，其高度竟是珠穆朗瑪峰的2.5倍。目前科學(xué)家認(rèn)為這座山峰形成之時(shí)向地球?yàn)R射了大量隕石。

灶神星直徑約為525千米，是太陽(yáng)系小行星帶中質(zhì)量第二大的天體。在過(guò)去兩個(gè)世紀(jì)中，科學(xué)家通過(guò)地面以及太空望遠(yuǎn)鏡拍攝了灶神星大量圖片，但對(duì)其詳細(xì)狀況卻知之甚少。黎明號(hào)對(duì)其探測(cè)獲得的最新數(shù)據(jù)顯示，灶神星形成于約45.6億年前，是目前已知唯一經(jīng)歷過(guò)太陽(yáng)系早期歲月的小行星。它具有以鐵元素為主要成分、半徑為110千米的內(nèi)核。數(shù)據(jù)還顯示，地球上發(fā)現(xiàn)的一組獨(dú)特隕石確實(shí)如推測(cè)的那樣來(lái)自灶神星，這些隕星中的輝石與灶神星表面的巖石相符，表明灶神星是地球隕石的最大來(lái)源。

多年以來(lái)，研究人員一直致力于在全球各地搜尋灶神星的隕石碎片，將其化學(xué)成分作為“指紋證據(jù)”揭示它是否來(lái)自灶神星。地球表面分布著大量灶神星的殘骸隕石。黎明號(hào)首席科學(xué)家克里斯?拉塞爾認(rèn)為，灶神星的高聳山峰是被一顆較小星體碰撞所形成的，此次猛烈碰撞在形成高聳山峰的同時(shí)還向地球?yàn)R射大量的灶神星隕石碎片?？茖W(xué)家可將隕石樣本與這座山峰地區(qū)的巖石成份進(jìn)行對(duì)比，從而獲得更多的證據(jù)。黎明號(hào)今后對(duì)灶神星繼續(xù)進(jìn)行的探測(cè)，肯定還會(huì)有更多發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)一步揭示該天體的奧秘。

將隕石切割成薄片，在偏振顯微鏡下能夠看到一些彩色的影像。其中的一部分被歸類(lèi)為HED隕石，它們可能是從灶神星掉落到地球上的。其根據(jù)是，經(jīng)研究HED隕石可見(jiàn)光和紅外波段的光譜，與灶神星的光譜十分符合。它們起源于灶神星的假說(shuō)也和黎明號(hào)的最新觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)相符。

小行星也是太陽(yáng)系家族中的一類(lèi)成員，同樣圍繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)，只是體積很小而已。它們絕大多數(shù)分布在火星與木星軌道之間,平均距離太陽(yáng)為2.77個(gè)天文單位即4.14億千米，被稱(chēng)為小行星帶。灶神星就是小行星帶中質(zhì)量?jī)H次于谷神星的天體。要不是黎明號(hào)的就近對(duì)它進(jìn)行繞飛探測(cè)，科學(xué)家尚不了解其地貌特征，更不知道它就是地球隕石的最大來(lái)源。由此亦可看出，用航天器探測(cè)天體的重要性。黎明號(hào)探測(cè)灶神星之后，還要于2015年探測(cè)谷神星。

【責(zé)任編輯】龐云