段景頤

從十多年前起，一位來自挪威的地質(zhì)學(xué)家開始在城市中尋找星塵——微隕石。

你可知道，每天都有大量肉眼無法察覺到的天體碎屑進(jìn)入大氣層，這些“星塵”就是微隕石。雖然這些星塵來自太空，但第一次發(fā)現(xiàn)它們的反而是海洋學(xué)家。

19世紀(jì)70年代，英國派遣“HMS挑戰(zhàn)者號”艦在大西洋和太平洋執(zhí)行海洋研究任務(wù)。HMS挑戰(zhàn)者號本為軍艦，為了執(zhí)行科考任務(wù)，人們拆除了艦上所有大炮，取而代之的是各種科研設(shè)備和一缸缸純酒精。科學(xué)家計(jì)劃利用這艘艦艇挖掘海床上的泥沙，并將泥沙中的活體生物用酒精保存起來，方便回國后解剖和進(jìn)一步研究。

在南太平洋科考作業(yè)時(shí)，船上的科學(xué)家們在某片海域的海底發(fā)現(xiàn)了大量鯨魚、鯊魚和海豚的骨架。從取回的樣本中，海洋學(xué)家驚訝地在鯨魚骨骼樣本中發(fā)現(xiàn)了許多微小的球狀金屬顆粒。在排除了種種可能性后，他們認(rèn)為這些小球只可能來自太空。因此，它們也被稱為“微隕石”。自從能夠探測天空中金屬物體的設(shè)備——雷達(dá)問世后，人們才確信這些金屬小球的確來自太空。

微隕石的尺寸非常小。很容易被誤認(rèn)為塵埃顆粒。

什么是微隕石？

微隕石是一些在進(jìn)入地球大氣層后沒有完全燃盡并降落在陸地或海洋的微流星體，它們的直徑為50微米～2毫米，幾乎和塵埃一樣小。微隕石的大小和組成和隕石有很大不同，而且種類比后者更加豐富。雖然南極是微隕石的主要發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)，但微隕石同樣也出現(xiàn)在史前沉積物周圍地區(qū)、偏遠(yuǎn)的沙漠和冰川等較少受到人類影響的地區(qū)。

微隕石中有一些是太陽系中最古老的宇宙塵埃，它們是塵埃凝聚成行星之前的礦物殘?bào)w，其存在時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球甚至太陽的歷史。不了解微隕石的人會覺得它們不過是普通隕石的碎片，但這是不全面的。還有人認(rèn)為，微隕石是金屬球體。但事實(shí)上，完全由金屬構(gòu)成的微隕石只占微隕石總數(shù)的大約2%，大多數(shù)微隕石的成分為橄欖石和斜方輝石（也是構(gòu)成地幔的主要成分）。許多微隕石是超鎂鐵質(zhì)巖石，這是一種在地球上含量極少的巖石。因此，這能夠作為判斷微隕石身份的主要依據(jù)。微隕石可能誕生在太陽系的邊緣、比冥王星還遙遠(yuǎn)的星際空間。人類對這些太空“寶石”的研究還剛剛起步。

微流星體威脅著航天器和宇航員的安全

2013年5月，美國氣象衛(wèi)星GOES-13被一顆尺寸小得難以置信的微流星體擊中了太陽能電池陣列的支撐臂，撞擊產(chǎn)生的顛簸讓衛(wèi)星失去平衡，并導(dǎo)致衛(wèi)星上的儀器自動關(guān)閉，衛(wèi)星一度“罷工”了數(shù)周。空間站和太空飛船也深受微流星體的威脅。2012年，一顆微流星體撞擊了國際空間站的一面大玻璃窗，并在上面留下了明顯的撞擊坑。通常執(zhí)行完任務(wù)后返回地球的航天飛機(jī)機(jī)身上，都布滿了微流星體等物體撞擊留下的“麻點(diǎn)”。在太空中執(zhí)行任務(wù)的宇航員，也時(shí)常面臨著微流星體的威脅。

為了保護(hù)航天器和宇航員的安全，美國宇航局采用了“惠普爾護(hù)盾”技術(shù)。這種護(hù)盾的最外層用輕薄的金屬制成。當(dāng)護(hù)盾受到天體撞擊時(shí)，最外層的金屬首先被擊穿，同時(shí)天體會被分解成若干個(gè)小碎片組成的“碎片云”，拋射向更結(jié)實(shí)的后壁。將撞擊點(diǎn)承受的巨大沖擊擴(kuò)散到一個(gè)較大的區(qū)域，這也是惠普爾護(hù)盾最突出的優(yōu)點(diǎn)。不過，在經(jīng)受撞擊后，護(hù)盾就失去了防護(hù)作用。需要重新更換新的護(hù)盾。美國航天局在此基礎(chǔ)上，又在外壁和后壁之間填充了用于制造防彈衣的凱夫拉纖維等材料，進(jìn)一步提高了護(hù)盾的防護(hù)性能。

追尋星塵

在很長一段時(shí)間里，科學(xué)家認(rèn)為城市算不上尋找微隕石的理想場所，而更愿意前往南極洲或無人的沙漠地區(qū)去尋找微隕石的蹤跡。但卻很少有人知道，城市中同樣有微隕石的身影。當(dāng)我們漫步在城市街道時(shí)，不經(jīng)意間揚(yáng)起的灰塵中，就有可能包含了幾粒降落到地球的星塵。

2009年，挪威地質(zhì)學(xué)家兼音樂家瓊·拉爾森開始了一項(xiàng)在城市中搜尋微隕石的研究。拉爾森使用的只是磁鐵、塑料袋、篩子和顯微鏡等最簡單的設(shè)備，他先將目光對準(zhǔn)了自己居住的奧斯陸的污水渠、排水溝和落水管，并收集了數(shù)百千克渣滓和污泥。漸漸地，拉爾森開始前往其他城市和國家采集樣本。他也并不滿足于僅僅在城市中搜尋星塵，全世界各地的山區(qū)、冰川、沙漠和火山都留下了他的足跡。最后，他從全世界七大洲近50個(gè)國家的近1000個(gè)地塊上搜集了數(shù)萬份樣本。

隕石獵人（以搜尋隕石為業(yè)的隕石愛好者）在搜尋微隕石的過程中，漸漸學(xué)會了利用“陷阱”捕捉微隕石，例如用戶外水池捕捉星際塵埃顆粒（IDP）。但對于需要大量樣本的科學(xué)家來說，他們迫切想得到一個(gè)真正高效的微隕石陷阱。要想一次性在同一個(gè)陷阱中發(fā)現(xiàn)上千個(gè)微隕石。微隕石陷阱必須滿足兩個(gè)條件：一是面積至少要超過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場的大??；二是最好能持續(xù)積累數(shù)十年時(shí)間。如此高的建造和維護(hù)要求讓不少科學(xué)家望而卻步。然而，科學(xué)家忽略了一個(gè)近在身邊的微隕石陷阱，那就是屋頂。雖然單個(gè)屋頂?shù)拿娣e微不足道，但成百上千的屋頂面積總和就很可觀了。

于是，城市建筑的屋頂成了拉爾森最近幾年搜尋微隕石的重點(diǎn)區(qū)域。他發(fā)現(xiàn)，屋頂上收集到的微隕石，其降落年代都不遠(yuǎn)，能夠追溯到的最早降落的微隕石也不過是50年前降落的。因此，屋頂搜集到的微隕石比他之前收集到的樣本更“新鮮”。相比降落年代久遠(yuǎn)的微隕石，新微隕石沒有受到長年風(fēng)化侵蝕，有些玻璃質(zhì)微隕石的保存情況非常完好。

拉爾森依靠簡單的工具（磁鐵和塑料袋）收集到了數(shù)萬個(gè)可能是微隕石的樣本。

鑒別真身

每次拉爾森將收集到的微粒帶回到家中的實(shí)驗(yàn)室，他首先會用顯微鏡對樣本進(jìn)行仔細(xì)觀察，并挑選出可能是微隕石的微粒，隨后用更高倍率的電子顯微鏡記錄圖片檔案。

然而，電子顯微鏡的鏡頭在拍攝非平面樣本時(shí)會由于景深過淺，導(dǎo)致物體只有很小一部分在焦平面內(nèi)。雖然焦內(nèi)成像是清晰的，但在焦外的物體成像是模糊的。幸好拉爾森遇到了同樣需要拍攝微小物體的礦物學(xué)家簡·基利，他們合作定制了一臺專門拍攝微隕石的相機(jī)。這臺相機(jī)被安裝在一個(gè)自動控制的機(jī)械軌道上，相機(jī)每移動幾微米就拍攝一幅圖像。一般來說，每顆微隕石樣本需要拍攝約250張不同景深的照片。最后，這些照片在后期制作室被進(jìn)行堆棧處理，數(shù)百張照片中的清晰部分被合成為一張完整的清晰照片，放大倍率達(dá)3000倍。這些照片為科學(xué)家提供了高分辨率的彩色微粒圖像，清楚反映了微粒的微觀形態(tài)、紋理和質(zhì)地。他們發(fā)現(xiàn)，在其中一些微粒上，有一些閃亮的小珠。經(jīng)過分析，他們得知這些小珠的成分為鐵、鎳、鉻和鉑等元素。該研究一直持續(xù)至今，拉爾森記錄了4萬張疑似太空微粒的圖片。

雖然拉爾森發(fā)現(xiàn)了許多疑是微隕石的微粒，但其中真正得到確認(rèn)的微隕石卻并不多。2015年2月，拉爾森發(fā)現(xiàn)了一顆從未見過的微粒樣本：一顆長約0.3毫米的棒狀橄欖石微隕石，其表面布滿了美麗的樹狀磁鐵礦晶體。拉爾森拿著這個(gè)標(biāo)本來到倫敦帝國理工學(xué)院，向科學(xué)家求助。最終，兩位科學(xué)家確認(rèn)了這的確是個(gè)來自外太空的微型天體。從此以后，他們開始了和拉爾森的長期合作。經(jīng)過兩位科學(xué)家篩查，4萬個(gè)微粒樣本中包含了500枚真正的微隕石。

盡管相比南極，在城市尋找微隕石會受到鐵屑和其他工業(yè)副產(chǎn)品的干擾，但我們都可能在自己居住的社區(qū)中發(fā)現(xiàn)這些“天外來客”，這不能不讓人激動。拉爾森向我們展示了一種可能性，在我們身邊，可能還有我們未曾發(fā)現(xiàn)的世界等待我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>