天外來客,背井離鄉的隕石,該如何尋找?

2020-12-21 天文在線

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對地球了解的越多,我們就越想得到其它星球的樣本。為此,我們把人類和機器送往月球和其他地方,在那裡機器可以近距離檢測它們的表面。而相較於航空器的高昂花費,在地球上尋找來自火星和月球的隕石用於研究顯得更加簡單直接。直到這,我們才對「外行星」巖石有所了解,但也僅僅局限於知道這些古怪隕石的存在而已。

(圖解:隕石,也稱「隕星」,是地球以外脫離原有運行軌道的宇宙流星或塵碎塊飛快散落到地球或其它行星表面的未燃盡的石質、鐵質或是石鐵混合的物質。圖源:thoughtco.)

小行星隕石

小行星帶位於火星和木星之間,在那裡,有著成千上萬的小型固態物質環日繞行,幾乎所有的隕石都來自那裡 。小行星是古老的天體,它們和地球一樣年邁。除了受其它行星撞擊而變得支離破碎之外,它們自形成之時起就沒有發生什麼變化。受撞擊產生的碎片大小不等,小到塵埃斑點、大到直徑約950公裡的矮行星穀神星都有。

(圖解:小行星在太陽系的分布。小行星帶介於火星和木星軌道之間,是小行星最密集的區域,估計為數多達50萬顆,稱為主帶,98.5%的小行星都在此處被發現。圖源:NASA.)

隕石被分為很多不同類別。依據現在的理論,這些不同類別的隕石大多都來自一個較大的母體。以鈣長輝長無粒隕石家族為例,現在追溯到被列為矮行星候選者的灶神星,為矮行星的研究注入了活力。這有助於支撐一種觀點,即有某些大的小行星本身就是未受損的母體。幾乎所有的隕石都符合行星母體論這一模型。

行星隕石

一小部分隕石對比其它隕石而言極為不同:化學和巖石跡象都表明它們曾是某個完整且不斷演化的行星的一部分。拋開其它異常現象不談,它們的同位素也不均衡。其中有一些與地球上的玄武巖十分相似。

在人類登月並把同位素設備送上火星後,這些罕見的隕石從何而來的疑問變得明晰。它們是由其他隕石——小行星本身產生的。小行星撞擊火星和月球,把這些巖石帶入太空。落入地球之前,它們在浩渺的太空中漂流了多年。成千上萬的隕石中,已知來自月球或火星的只有一百顆左右。你可以花幾千美元買一克,也靠自己找到一顆。

(圖解:從藝術家的角度解讀概念:展示小行星家族是如何通過碰撞產生的。這個是一個通過加熱和撞擊改變小行星額過程。圖源:NASA/JPL-CalTech.)

狩獵外行星

有兩種尋找隕石的方式:等待隕石墜落的或是直接在地面尋找。從歷史觀點來說,目睹隕石墜落是發現隕石最主要方法,但這幾年,人們開始更加系統地獵捕隕石。這場狩獵行動既有科學家的參與也有業餘愛好者——與尋找化石有很多相似之處。有一點不同的是,許多隕石獵人願意將他們找到的隕石碎片贈與或是賣給科學家一部分,但化石無法被分解為碎片出售,因而難以分享。

地球上有兩個地方比較容易找到隕石,其中之一便是南極冰蓋。南極冰蓋的冰一起流動,在風吹日曬下蒸發,將隕石作為滯流沉積留了下來。科學家們在此有了一席之地,南極隕石搜尋計劃(ANSMET)每年都在這片藍冰平原有所收穫。來自月球和火星的隕石就是在這裡找到的。

(圖解:一片白茫茫的南極。圖源:thoughtco.)

另一個主要的隕石獵場是沙漠。沙漠中乾燥的環境易於保存隕石,而缺少降水意味著隕石不易被衝走。在暴風肆虐的地方,例如南極洲,淺色的冰層或是皚皚的白雪這樣優良的物質也不會掩蓋隕石。這也就是為什麼諸多重大發現大多來自澳大利亞、沙烏地阿拉伯,加利福尼亞和撒哈拉國家。

(圖解:藍冰。水吸收光譜中的其他顏色,反射回眼睛的顏色是藍色的。因而冰川冰和冰凍的湖泊呈現出藍色。圖源:Eleanor Scriven / robertharding, Getty Images.)

1999年,業餘愛好者在阿曼(一個位於西南亞的國家)找到了火星隕石。緊接著第二年,瑞士伯爾尼大學的科考隊又找到了100多塊,其中包括一塊火星的無球粒隕石。阿曼政府支持了此項計劃,也因此馬斯喀特自然歷史博物館獲得了其中的一塊。

(圖解:隕石NWA 297.西北非隕石是來歷不清的北非隕石的統稱,被國際隕石學會命名為NWA。這一顆編號為2975的火星隕石,2005年發現於阿爾及利亞。 圖源:zhihu.)

瑞士伯爾尼大學引以為傲地宣稱,這塊隕石是第一塊完全為科學所利用的火星巖石。撒哈拉隕石市場通常十分混亂,那裡所發現的隕石將進入私人市場。在隕石獵場,這些賣家可以說是與科學家直接爭奪隕石。不過,科學家其實並不需要太多的隕石材料。

來自其它地方的隕石

我們也曾將探測器送往金星表面。那麼地球上是否存在來自金星的隕石呢?如果有,憑藉位於金星上著陸器所提供的信息,我們很可能辨別出來。但可能性微乎其微,原因在於:金星不僅位於太陽引力較大的位置,而且它厚厚的大氣層可以掩蓋住幾乎所有的外來影響,除非這種影響極其巨大,因而受到撞擊而產生的金星碎片基本不可能穿透金星大氣、擺脫太陽的引力到達地球。不過,找到金星碎片還是存在一定可能性的。

(圖解:通過麥哲倫任務的雷達攝像機看到的金星。圖源:NASA/JPL.)

另外,找到水星隕石也並非完全沒有可能,從極為罕見的鈦輝無球粒隕石上我們或許能有所收穫。而且環繞水星運行的信使號,也已向我們傳遞了不少有用的信息。

安德魯·奧爾登

更新於2020.1.16

作者: Andrew Alden

FY: 巴啦啦之大黑兔奶糖

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