繆秉魁

2013年3月1日，俄羅斯莫斯科，維爾納茨基地球化學和分析化學研究所用顯微鏡觀察當年2月下旬車里雅賓斯克地區(qū)隕石墜落事件后發(fā)現(xiàn)的隕石碎片。

隕石，顧名思義，是星星隕落下來之意，也就是天上掉下來的石頭。雖然不少人在博物館見過隕石，但是因為隕石罕見，真正了解隕石的人寥寥無幾。隨著網(wǎng)絡和通信的發(fā)展，大家在互聯(lián)網(wǎng)和電視上經(jīng)常會看到隕石降落的消息，也有很多因發(fā)現(xiàn)隕石而“發(fā)財”的報道。因此，國內(nèi)外都出現(xiàn)了隕石收藏熱。

作為隕石專業(yè)人員，多年來，筆者接觸到很多“隕石”愛好者和要求鑒定隕石的人。然而，很遺憾，送來鑒定的樣品中，很少是真正的隕石。這些愛好者往往堅信他們發(fā)現(xiàn)的是隕石，有的人說：這塊樣品磁鐵能吸，是隕石;也有人問：有黑色的皮，不是隕石嗎？還有的人發(fā)現(xiàn)，所撿的石頭，與現(xiàn)場四周的巖石都不一樣，很獨特，無法解釋，所以只能是天上掉下來的，是隕石。

到底什么是隕石？隕石有什么價值？應該怎樣鑒定隕石？這些問題不時縈繞在筆者心頭。

顯微鏡看到的球粒隕石中的球粒結(jié)構(gòu)。圓球是太陽星云條件下高溫熔融結(jié)晶的直接證據(jù)。

隕石是地球之外的物質(zhì)，它經(jīng)歷了大氣層的摩擦燒蝕，表面有黑色熔殼和氣印，就像手指按下的手印。

斜長角礫巖月球隕石（左）對比地球斷層角礫巖（右）。

隕石是什么？?

歐陽自遠等著的《天體化學》和王道德等著的《中國隕石導論》都明確闡述，隕石是隕星在穿過地球大氣層時，因摩擦高溫產(chǎn)生燒蝕，最后殘留的地外巖石。由此可見，隕石是地球之外的物質(zhì)，它經(jīng)歷了大氣層的摩擦燒蝕，表面有黑色熔殼和氣印。近年來，美國“機遇”號火星車在火星上發(fā)現(xiàn)鐵鎳金屬塊，是天上掉到火星上的小行星物質(zhì)，這顯然也是隕石。因此，廣義的隕石概念可擴展到地球之外，即在行星表面發(fā)現(xiàn)的來自其他天體的巖石。

隕石有大有小，一般將大塊的稱為隕石，而對于很小的殘余地外樣品（毫米級以下），則稱其為微隕石?，F(xiàn)在奇石收藏市場出現(xiàn)了很多“玻璃隕石”，而且號稱“泡酒喝可以治病”，其實，這是巨大隕星降落地球時，與地球發(fā)生嚴重碰撞，造成地表巖石產(chǎn)生強烈的高溫熔融，形成撞擊坑，并向四周發(fā)生濺射而產(chǎn)生的，最遠的濺射可能超過數(shù)百公里。這種“玻璃隕石”對研究隕星降落事件及其與地球撞擊作用過程具有重要科學意義，也是天體化學的重要研究內(nèi)容，但是，它不是隕石，它的成分主要是地球巖石的熔融產(chǎn)物。

據(jù)估計，每年到達地球附近的質(zhì)量大于100千克的隕星體有1500顆，但到達地面上時殘留質(zhì)量不過10千克左右，因而發(fā)現(xiàn)率不過4—5塊/年。全球收集保存有近3000次隕落的各類隕石。另外，南極發(fā)現(xiàn)了5萬多塊隕石，沙漠地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了1萬多塊隕石。

隕石是來自太陽系空間中行星和小行星的物質(zhì)，行星和小行星是什么類型物質(zhì)，隕石就有什么可能。類地行星表面主要是硅酸鹽巖石，類木行星則是以氣體、水、水冰等為主，小行星則可能存在多種鐵、石鐵、硅酸鹽質(zhì)巖石等類型。另外，彗星有時也會降落到地球，但是彗星以冰為主，它在穿過大氣層落在地面的過程中極易揮發(fā)，不可能保存。目前所有收集到的隕石，只有鐵隕石、石隕石和石鐵隕石3類。

隕石為什么那么值錢？

曾有媒體報道過一則《新疆46億歲隕石標價8000萬，與地球同齡》的新聞。這塊“隕石”重434克，聲稱是目擊隕石，從地下挖出來的。從照片的樣品特征上分析，它沒有明顯的黑色熔殼，顯然排除目擊隕石的可能。暫且不論它是否是隕石，僅其標價就傳遞給人們一個強烈信息——隕石是無價之寶啊。

在本世紀初，我國開始了探月工程，目前已經(jīng)完成了嫦娥五號月球樣品采樣返回任務。2020年成功發(fā)射天問一號，開展火星探測任務。此前，為了開展火星探測計劃的預研究，我國迫切需要火星隕石樣品，中國科學院投入巨資購買樣品，以每克約1萬元人民幣的價格購買一塊重約700克的目擊墜落火星隕石“Tissint”，總投資100萬美元。這些故事充分說明，隕石非常珍貴，也具有極高的市場價值。然而，有人一定會提出疑問：隕石不就是一塊石頭，為什么這么貴呢？

毋庸置疑，隕石具有重要的科學價值，正如中國月球探測首席科學家歐陽自遠院士所說：隕石是太陽系的考古樣品，對隕石的研究、鑒定和收藏，是認識太陽系起源與演化的重要途徑。自古以來，人類一直仰望星空，對宇宙太空充滿了憧憬，想了解地球之外的物質(zhì)世界。在美國阿波羅計劃之前，人類只有通過隕石才能窺探太陽系中行星和小行星的物質(zhì)成分。

為什么說隕石是太陽系的考古樣品？這得從隕石的形成過程說起。根據(jù)天文學和天體化學研究，太陽系形成于46億年前的原始星云，由于引力收縮和凝聚作用，隨著溫度的降低，原始星云在中心部位凝聚形成了原始太陽，而四周星云物質(zhì)先凝聚形成難熔包體，而后成為球粒，再凝聚成鐵鎳合金和硫化物，最后是非晶質(zhì)物質(zhì)。在這個過程中，上述球粒、難熔包體、鐵鎳合金等逐漸聚集形成小星子，小星子碰撞捏合，形成不同球粒隕石的母體，這些隕石母體因為日心距的差異，其物質(zhì)成分和氧化還原程度也明顯不同，這就形成了不同類型的球粒隕石。在現(xiàn)在類地行星和小行星帶的位置上，小星子又形成更大的小行星，甚至形成行星。因為同位素衰變能和吸積能，大的小行星和類地行星內(nèi)部發(fā)生高溫熔融，即巖漿作用，并形成核幔殼的圈層結(jié)構(gòu)。有些小行星和一些因撞擊事件濺飛出來的行星物質(zhì)，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，逐漸與地球相撞，形成了隕石。

因此，不同類型球粒隕石及其內(nèi)部不同組分記錄了太陽系星云演化的過程，而非球粒隕石類型則是行星和大的小行星的巖漿分異作用的產(chǎn)物。所以，隕石是我們研究太陽系演化歷史的重要對象。

由于現(xiàn)代科技的發(fā)展，人類已經(jīng)逐步邁向太空，并開展了多種形式的深空探測計劃，已經(jīng)可以直接采集月球等地外星體的樣品。目前，已經(jīng)采集了380多千克的月球樣品，也采集了彗星的塵埃樣品。對于整個太陽系而言，我們在星體上采集的地外樣品非常有限，而隕石是隨機來自太陽系不同時間、不同空間的“考古樣品”。

科學家正是通過對一塊南極火星隕石的研究，發(fā)現(xiàn)了該隕石存在疑似的火星遠古微生物化石，火星生命就成為一個全球性的科技熱點，美國政府也因此批準了美國宇航局的火星探測器計劃。南極“ALH 84001”正是因從中發(fā)現(xiàn)了可能的火星生命化石而聞名遐邇的隕石。1984年，美國南極隕石考察隊在橫斷南極山脈Allan山地區(qū)發(fā)現(xiàn)“ALH 84001”隕石，它屬于斜方輝石巖型火星隕石。1996年，美國科學家麥凱（McKay D. S.）等人在隕石中發(fā)現(xiàn)了蠕蟲狀碳酸鹽管集合體，認為這種形狀的集合體應該是水體中微生物“化石”，并提出發(fā)現(xiàn)了火星生命的跡象。然而，學者哈維（Harvey R. P.）和麥克斯溫（McSween H. Y.）則反駁了該觀點，因為他們研究發(fā)現(xiàn)，這種形態(tài)的碳酸鹽集合體可能是因為撞擊作用產(chǎn)生的高溫（>650℃）的富二氧化碳的流體滲透到因撞擊破碎的底部斜方輝石巖中形成的。顯然，無法從“ALH 84001”隕石斷定是否存在火星生命。但是，這塊隕石激發(fā)了科學家們對火星生命的好奇心，在很大程度上，推動了美國乃至世界上的火星探測活動。

2019年10月，法國巴黎，一塊157千克重、有5 .5萬年歷史的菱鐵礦八重晶隕石在巴黎德魯奧拍賣行展出。

墨西哥的“Allende”碳質(zhì)球粒隕石是科學界非常知名的一塊隕石。知名的原因有兩方面，一是它對科學有重要的貢獻，二是它來自最大的碳質(zhì)球粒隕石雨，隕石總重超過5000千克。1969年2月8日，墨西哥奇瓦瓦州降落了一場巨大的隕石雨，散落區(qū)長5萬米，寬8000米。此時，正是美國載人登月阿波羅11號計劃的前夕，因此，“Allende”隕石為月球采樣返回研究提供了“及時”的預研究樣品，而且，此隕石獲得了一系列重要科學分析，并為地球化學分析提供了重要的標樣。

中國月球探測首席科學家歐陽自遠30多年前就開始研究隕石，從中獲得了大量的科學信息，尤其對月球科學有了系統(tǒng)深入的研究，最終促進了中國探月工程的啟動。

另外，深空探測采集地外樣品，一方面成本和代價非常高，另一方面深空探測范圍有限，無法取得太陽系不同空間、不同演化歷史階段的樣品。顯然，隕石是深空探測技術(shù)采集的樣品所不能替代的，其科研價值不言而喻。隕石的市場價值主要源于它的科學價值，還有就是，隕石太稀少了，物以稀為貴。

在科普和宣傳教育方面，隕石是可以直接看到和接觸到的宇宙物質(zhì)，科學探索是隕石的重要內(nèi)涵，這不但能增加我們對宇宙物質(zhì)的感知和認識，也會激發(fā)青少年對自然科學的愛好和興趣，所以，國內(nèi)外博物館爭相收藏隕石并設立專門的科普展柜進行宣傳。

隕石的自然探索屬性及其科學價值為隕石收藏熱潮奠定了基礎，另外，隕石還具有高端收藏品的稀有特性。正因為隕石的獨特科學意義、自然探索屬性和稀有性，必然決定了隕石收藏的巨大內(nèi)在價值潛力和被熱愛的無窮魅力，從而促使隕石的市場增值，形成貴比珍寶的價格。值得一提的是，隕石非常珍貴，價格高昂，但它不是無價之寶，市場上的漫天要價是不合理的。隕石的價格因類型不同和數(shù)量多寡，也有一定的市場行情可尋。

隕石與地球上的石頭有何不同？

作為奇石愛好者，尤其是隕石愛好者，他們經(jīng)常到野外考察，尋找各種奇石和標本，所以，他們經(jīng)常會問：隕石與地球上的石頭有什么不同？怎樣才能識別區(qū)分出隕石？隕石是否含有特殊元素？是否具有特殊的保健作用？等等。下面，我們簡要對比一下隕石與地球巖石的相似性和差異性。

隕石來自天外，非常珍貴，是不是因為隕石的成分很特殊，或者隕石的化學成分（如元素）與地球上的化學成分不一樣？如果是這樣，隕石鑒定是否只要確定這些特殊元素就可以了？其實，雖然地球與火星、金星、水星的化學成分的含量比例存在一定的差異，但是，地球的化學元素與其它行星及隕石的化學元素并無不同。而且，元素起源理論也表明，除了極少量的太陽系外顆粒的同位素有強烈的異常外，隕石和地球、其它行星與小行星的元素和核素都是同源的。太陽系的行星是同一個太陽星云凝聚的產(chǎn)物。這就是說，隕石的元素和同位素與地球是相同的，并無差異。地球是八大行星之一，它與火星、金星、水星非常相像，都具有鐵鎳核—?！杷猁}殼的結(jié)構(gòu)，所以，統(tǒng)稱為類地行星。

2018年10月，波士頓RR拍賣行拍賣一塊極為罕見的月球隕石。這是一塊編號為“NWA 11789”的月球長石角礫巖，也被稱作“Buagaba”或“月球之謎”。它由6個碎片拼合而成，重達5.5千克，一側(cè)可見其熔殼，這是迄今發(fā)現(xiàn)的體積最大的月球隕石。

因顏色美麗、晶體通透而受到市場歡迎，常被人們作為珠寶收藏的“捷克隕石”就是典型的“玻璃隕石”，它不是真正的隕石，其成分主要是地球巖石的熔融產(chǎn)物。

NASA的火星勘測軌道飛行器（MRO）在2019年4月拍攝的一張火星隕石坑的照片。該隕石坑形成于2016年9月至2019年2月之間。

那么，隕石的礦物與地球的礦物有差異嗎？實際上，隕石詳細的礦物有280多種，除了鐵紋石、鎳紋石等少數(shù)隕石礦物外，絕大部分礦物與地球礦物并無二致。隕石主要由結(jié)晶質(zhì)礦物組成，也有一些是沖擊熔融的非結(jié)晶質(zhì)物質(zhì)。

隕石結(jié)構(gòu)與地球巖石結(jié)構(gòu)又有哪些相似性和差異性呢？隕石分為球粒隕石和非球粒隕石兩大類，它們結(jié)構(gòu)的變化非常大。球粒隕石主要是球粒結(jié)構(gòu)，也是隕石所特有的結(jié)構(gòu)。而非球粒隕石有鐵隕石、石鐵隕石、無球粒隕石三大類，鐵隕石和石鐵隕石具有維斯臺登結(jié)構(gòu)、橄欖石隕鐵的橄欖隕鐵結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)也是不同于地球巖石的特有結(jié)構(gòu)。但是，無球粒隕石則與地球基性巖漿巖的結(jié)構(gòu)非常相似。

在平時辨別是否是隕石的過程中，常會出現(xiàn)外表相似但其實不是隕石的“誤會”，比如以下這幾種情況。

熔殼是隕石特有的，是在穿過大氣層時摩擦高溫產(chǎn)生熔融形成的燒焦狀的黑色玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)。其它因為火山作用或其它人工高溫形成的黑色表皮不能算熔殼。所以，熔殼是鑒定隕石的“金釘子”。有些人對熔殼有些誤解，最多見的就是把沙漠漆化現(xiàn)象當成隕石熔殼。幾年前，一位礦石老板帶著不少沙漠漆化的卵石請筆者鑒定。這些卵石有渾圓不規(guī)則狀的外形，灰黑色，而且顏色非常深。猛一看，確實與隕石有幾分相像，但是仔細觀察發(fā)現(xiàn)，這些卵石表皮非常光滑，與含有氣泡的粗糙的隕石熔殼還是不一樣。然而，這位老板堅信它們是隕石，要求幫他出具鑒定證書。由于筆者的嚴詞拒絕，他竟然粗魯?shù)卣f道：“中國科學家為什么不敢說真話？！”真讓人無語。

曾有一位愛好者告知，他發(fā)現(xiàn)了一塊“月球隕石”。根據(jù)照片，這塊樣品與月球隕石真的非常相像。但經(jīng)過樣品觀察，筆者發(fā)現(xiàn)這是一塊斷層角礫巖。用肉眼或照片觀察，斷層角礫巖與斜長角礫巖月球隕石在標本結(jié)構(gòu)上具有一定的相似性，但二者是有差別的：月球隕石角礫巖的白色角礫是斜長巖，基質(zhì)為細粒結(jié)構(gòu)或碎屑狀的輝石顆粒和玻璃質(zhì);而地球斷層角礫巖的白色角礫常常為方解石或石英巖，而基質(zhì)往往為粗粒晶體，礦物成分復雜。

相似的還有球粒結(jié)構(gòu)與鮞狀結(jié)構(gòu)。球粒是球粒隕石特有的物質(zhì)，是太陽星云高溫事件熔融結(jié)晶產(chǎn)物。球粒形態(tài)是圓形或橢圓形，地球沉積巖中的鮞粒結(jié)構(gòu)外形也是圓形和橢圓形，二者非常相像，卻存在本質(zhì)的不同。球粒是高溫熔體結(jié)晶而成，常具有橄欖石和低鈣輝石斑晶，是斑狀結(jié)構(gòu)，而鮞粒是沉積巖形成過程中富鐵或鋁的膠體團塊形成，具有同心圈層結(jié)構(gòu)。另外，球粒隕石中礦物組合也不同，球粒常常與鐵鎳合金和隕硫鐵共生，而鮞狀則出現(xiàn)在碳酸鹽質(zhì)灰?guī)r或泥質(zhì)巖中。

有磁性也不一定是隕石。因為球粒隕石中經(jīng)常含有鐵鎳合金和隕硫鐵，所以，隕石的野外篩選和初步鑒定，常常采用磁性測試，目的是判斷其中是否有鐵鎳合金。然而，許多愛好者使用稀土強磁鐵測試巖石的磁性。地球巖石中很多含鐵、鈦和釩等元素的礦物，這些巖石或多或少存在一些磁性，遇到強磁鐵，可以產(chǎn)生較強的吸力。所以，磁性只是一個輔助手段。如果是球粒隕石，檢查有磁性后，還需要檢查樣品內(nèi)部是否有球粒和鐵鎳合金。

曾有人在一塊樣品內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了不少金屬顆粒，一度懷疑其是否是隕石。經(jīng)鑒定發(fā)現(xiàn)，這塊樣品是一個古老窯爐的爐渣，其中有不少因冶煉過程形成的金屬鐵顆粒。這與球粒隕石的鐵鎳合金不同的是，產(chǎn)狀和礦物組合方面沒有出現(xiàn)球粒，另外在化學成分上沒有鎳和鈷的成分。

2021年4月24日，中國國家航天局正式公布我國首輛火星車的名字：“祝融”。祝融是中國上古神話中的火神?！白Ｈ谔枴被鹦擒噷⒃诨鹦巧祥_展地表成分、物質(zhì)類型分布、地質(zhì)結(jié)構(gòu)以及火星氣象環(huán)境等探測工作。

2008年12月8日在沙漠地面發(fā)現(xiàn)的于10月7日降落在地球的“Almahata Sitta”隕石15號?！癆lmahataSitta”隕石是唯一一顆被準確預測到降落時間的隕石。

如何鑒定隕石？

隕石識別的因素主要有表面特征（皮殼、顏色、光澤、平整度）、物理性質(zhì)（比重、磁性）和內(nèi)部性質(zhì)（顏色、結(jié)構(gòu)、礦物成分）。在鑒定隕石過程中，外表特征固然重要，但內(nèi)部性質(zhì)的分析具有更重要甚至是決定性的作用。

鑒定一塊樣品是否為隕石，可以從以下幾方面考慮：

第一，外表熔殼。隕石在隕落地面前要穿越稠密的大氣層，在降落過程中與大氣發(fā)生磨擦產(chǎn)生高溫，使其表面發(fā)生熔融而形成一層薄薄的熔殼。因此，新降落的隕石表面都有一層黑色的熔殼，厚度約為1毫米。第二，表面氣印。由于隕石與大氣流之間的相互作用，隕石表面還會留下許多氣印，就象手指按下的手印。第三，比重。鐵隕石的比重為8克/立方厘米，遠遠大于地球上一般巖石的比重。球粒隕石由于含有少量金屬，其比重也較重。第四，磁性。由于大多數(shù)隕石含有鐵，因此，95%的隕石都能被磁鐵吸住。第五，內(nèi)部金屬。鐵隕石和石鐵隕石內(nèi)部是由金屬鐵組成，這些鐵的鎳含量很高（5%-10%）。球粒隕石內(nèi)部也有金屬顆粒，在新鮮斷裂面上能看到細小的金屬顆粒。第六，球粒。球粒隕石是隕石中數(shù)量最多的，根據(jù)球粒判斷隕石也是非常有用的方法。只要發(fā)現(xiàn)球粒，那就可以肯定是隕石。球粒直徑一般在3毫米以內(nèi)，圓形或橢圓形，顏色深灰。第七，維氏臺登結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)鐵隕石拋光面上呈現(xiàn)出頗具特征的維氏臺登結(jié)構(gòu)，這被認為是區(qū)別鐵隕石和人工合金的重要標志。第八，黑色沖擊熔脈識別隕石。熔脈是隕石母體在經(jīng)歷沖擊作用時產(chǎn)生的，隕石物質(zhì)在高溫高壓時產(chǎn)生熔融時沿裂隙充填形成的，這是隕石中特有的，因此，如發(fā)現(xiàn)巖石樣品中有黑色細脈或者黑色熔融的團塊，就是判斷隕石的有利證據(jù)。

隕石降落可預測嗎？

無人知曉隕石什么時候會降落。但是，“Almahata Sitta”隕石是個例外，它是唯一一顆被準確預測到了降落時間的隕石。這是一塊成分非常特殊的隕石，一塊富含石墨和金剛石的橄輝無球粒隕石。2008年10月6日早晨6：39（UTC），美國亞利桑那州來蒙山天文臺發(fā)現(xiàn)了一顆直徑2—5米的近地小行星，編號為“2008TC3”。在數(shù)小時后，根據(jù)科學計算，哈佛-史密森天體物理中心宣布，“2008TC3”將于次日凌晨2：45（UTC）與地球相撞?！?008TC3”小行星準時出現(xiàn)在非洲蘇丹努比亞沙漠上空，以每秒12.8千米的速度墜落。從2008年12月6日起，在Almahata Sitta地區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了600多塊隕石，總重約10.5千克，隕石被命名為“Almahata Sitta”隕石?！?008TC3”從發(fā)現(xiàn)到降落，僅僅19個小時。這是人類首次發(fā)現(xiàn)、跟蹤并準確預報近地小行星撞擊地球的時間和地點，最后成功收集隕石樣品。顯然，這充分證明了科學觀察近地小行星并準確預測撞擊地球的可能性，對應對近地小行星撞擊地球、保護地球具有重要的科學意義。