本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文
作者：文/虞子期
在我們的地球上，許多已被發現的隕石都超過了4.6億年，而它們的形成皆始於太陽系中曾發生的碰撞事件。哪怕是一個鑑別經驗豐富的專業人員，也需要藉助儀器來確定目標物體是否是隕石，以及它應該來自於何處，所謂的肉眼觀測只能起到輔助性作用。科學家們正是通過對這些碰撞之後留下的殘餘物進行研究，以了解這些在小行星發生碰撞之前就已在地球墜落的隕石，與早期太空中的巖石成分有何不同。我們都知道，隕石也會根據其自身的特點，而被劃分為不同的類別，並且，隕石的來源也並不單一。那麼，這些最終在地球上形成隕石的物體，如何幫助我們解鎖太陽系演化過程中的諸多秘密？
不同類別的隕石具有怎樣的特徵
科學家們根據隕石組成材料的不同，將其主要劃分為鐵隕石、石隕石和石鐵隕石這三種類型。這些不同的隕石類型具有不同比例的金屬含量。顧名思義，石隕石中鐵鎳金屬的含量最低，通常都小於或等於30%左右，而鐵隕石的鐵鎳金屬含量則是其中最高的一種，大約可以佔據95%左右的百分比。從整體組成成分和構成來看，鐵隕石中鐵和金屬鎳的含量分別佔比90%和8%左右，它的外層一般都被黑色或褐色的氧化層（融殼）所包圍，且遍布著大小不等的圓坑（氣印），同時還具有不同形狀的溝槽（溶溝），而這一切都始於隕落過程中的劇烈燃燒。
事實上，石隕石這個類別佔據了隕石總體量的95%左右，被廣泛地認為代表了創造太陽系時的殘餘碎片，通常都含有生物體分子基礎的含碳或有機的化合物，甚至還存有水的痕跡。但它的構成成分中只含有微量的金屬鐵微粒，主要是由橄欖石這樣的矽酸鹽礦物、少量斜長石和輝石所構成，並且，由於其內部組成並不統一，因而又被劃分為了不含球粒結構的不含球粒隕石，以及含有球粒結構的球粒隕石。而石鐵隕石的構成除了鐵鎳金屬之外，還含有矽、酸和鹽礦物等，可達到70%左右的含鐵量，由於其內部的構造和主要構成成分區別，因而又再次被分為了橄欖石石鐵隕石、古銅輝石和中鐵隕石這幾種類型。
隕石從形成到墜落經歷的演變過程
在太陽的周圍，有不計其數的小天體圍繞其運行，它們的直徑值涵蓋了從幾釐米到數十公裡的範圍，當處於不斷運行狀態之中的它們發生撞擊之時，便會因為高壓高溫環境而成為熔融體。通常情況下，哪怕是同一顆隕石也會擁有兩種不同特性的熔殼，首先是在太空環境中發生撞擊時擁有的熔殼，其次是當其進入我們的地球大氣層之後，通過與空氣發生的摩擦而又一次形成的新熔殼。或許你有所不知，當隕石處於高空飛行狀態的時候，其表面溫度高達數千度，隕石正是在這樣灼熱的溫度下融化為液體，直到底層濃密大氣讓其逐漸冷卻之後才形成了熔殼。
事實上，對於大多數流星體而言，只要它們進入大氣層基本都會面臨被瓦解的命運，並且，也只有足夠大的隕石才會在地面形成較大的撞擊坑，因而我們每年新發現的隕石墜落現象並不多。當大氣層有流星體穿越而過的時候，有的火球可明亮到與我們的太陽光度相媲美，然而它們中的大多數都相對更為暗淡，若這樣的過程發生在白天，我們將很難注意到它的墜落。流星體在進入大氣層之後會被雕刻成各種形態，碎裂的它們也可能會形成幾顆、乃至幾千顆的隕石雨。而這個集中墜落的區域被稱為散布區，且往往呈現出橢圓的形態，而這場隕石雨中最大的一顆隕石，則會選擇在該散布區最遠的地方墜落。
隕石如何解鎖太陽系演化的秘密
科學家們經過長時間以來的研究發現，那些墜落在地球上的隕石和早期太空巖石的成分並不相同，並且，當下那些常見的隕石和特別罕見的隕石，在很久以前呈現出了截然相反的稀有程度。更好地了解隕石這種碰撞殘骸的構成和來源，便能為我們解鎖更多太陽系演化的秘密。比如，地球上的某些罕見隕石，就揭示了其形成於小行星灶神星的大規模撞擊事件之中。科學家們研究發現，當天空中明亮的小行星灶神星遭遇巨大的撞擊，便可能會導致由鐵和石頭混合而成的稀有隕石，而該事件的發生時間至少超過了45億年，灶神星和只有其十分之一大小左右的巖石發生了碰撞，並被這塊巖石滲透了核心。
該研究對象是一種中鐵隕石，雖然它是石鐵隕石中的一種，但卻具有特殊的化學成分，而這些成分都指向它的來源並不簡單，且源自於小行星的熔融金屬核心。而這顆小行星，正是太陽系中第二大的小行星灶神星，這意味著在太陽系早期，灶神星進化過程中發生了一次巨大的撞擊事件。隕石重金屬和晶體的物理特性都表明，這些混合在一起的材料應形成於一個寬度大約530公裡左右的小行星的熔融核心，而這一切都剛好與灶神星相匹配。
與此同時，研究人員還對鋯石中鈾和鉛的同位素水平進行了檢擦，從數據結果來看，這些隕石中矽酸鹽的形成時間應該在45.5億年前，而金屬和矽酸鹽之間的混合則大概發生在45.2億年前，混合發生的時間比其中物質本身的形成時間略晚。簡而言之，當灶神星在形成之後得到了充分冷卻，並擁有了分離不同地殼、核心層和地幔的能力，就被一塊大約灶神星十分之一大小的巖石所撞擊，然後在其北半球遺留下了一個延伸至其核心的隕石坑。通過中鐵隕石在灶神星上形成時間的確定，科學家們重建了該小行星的進化史，而其他星體也將更多地運用到這樣的概念，而太陽系演化過程的諸多秘密也因此而被解開。