俄羅斯車里雅賓斯克州發生的隕石事件漸漸「塵埃落定」,隕石碎片們也紛紛「水落石出」。科學家們著手對這些碎片進行分析,看看它們的結構、成分為何。根據目前流出的數據,我們可以大致了解這次造成大麻煩的傢伙分屬哪門。是的,隕石也可以分類喲!
2013年2月15日,發生在俄羅斯的一場隕石雨迅速成為焦點新聞。造成隕石雨的小行星進入大氣層時直徑約15米,質量約7000噸。它以5.4萬千米/小時的速度進入大氣層,並在天空中留下了約10千米長的尾跡。主爆炸發生在葉卡捷琳堡時間9:15(北京時間11:15)左右,主要的碎片似乎擊中了切巴爾庫爾湖。這次事件至少造成1200人受傷,大多數受傷的原因是碎玻璃和建築震動,所幸沒有人受重傷。
切巴爾庫爾隕石在天空中留下的尾跡
18日開始陸續有媒體報導,俄羅斯科學家在車里雅賓斯克州的切巴爾庫爾湖地區發現部分隕石碎片,通過分析採集到的隕石碎片樣本初步確認為「普通球類隕星」。這些隕石被暫時命名為切巴爾庫爾(Chebarkul)隕石。截至2月19日,俄烏拉爾聯邦大學的科學家已經在切巴爾庫爾湖周圍尋獲53塊隕石碎片。
根據新華社的報導,截至2月25日,在野外考察過程中又發現了100多塊隕石碎片,其中最大的一塊重量超過1千克。根據對隕石碎片的化學分析,其金屬鐵含量約為10%左右,此外還含有橄欖石、亞硫酸鹽等化學成分。
目前俄國科學家收集到的一些切巴爾庫爾隕石碎片
這裡各媒體譯為「普通球類隕星」或「普通球類隕石」的,按照通用的譯名,應稱作「普通球粒隕石」。它們是最普通的一類隕石,佔到已被分類的隕石當中的絕大多數。
不過既然都說到了分類,就讓我們先來看看隕石的種類都有哪些。按照化學成分和特性,隕石一般被分為三個大類:以矽酸鹽成分為主的石隕石(Stony meteorite),以金屬鐵、鎳為主的鐵隕石(或隕鐵,Iron meteorite),以及二者兼有的石鐵隕石(Stony-iron meteorite)。
石鐵隕石
最罕見的一大類隕石便是石鐵隕石,在目前的隕落記錄中,這類隕石只佔總量的1%。顧名思義,這類隕石既含「石」(矽酸鹽組分),又含「鐵」(鐵鎳合金單質)。根據單質鐵的蘊含方式,石鐵隕石又可以分為中鐵隕石(中隕鐵,Mesosiderite)和橄欖隕鐵(Pallasite)。
迄今中鐵隕石被尋獲的總量為183枚。它們是鐵鎳等金屬含量與矽酸鹽含量接近的一類,金屬以角礫狀態埋藏於矽酸鹽中。
比較近的隕落記錄發生在1995年9月7日下午1:45,三塊隕石墜落在內蒙古自治區東烏旗及周邊地區,碎片總重129千克。數量最大、最著名的中鐵隕石來自智利的阿塔卡瑪沙漠,是一批名為「死牛」(Vaca muerta)的中隕鐵——在廣大的散落區內有許多碎片,總重達3.8噸左右。
沙漠中的死牛隕石碎片(右)及隕石截面照片(左)
橄欖隕鐵則更為罕見,目前尋獲總量為93枚。與中鐵隕石不同,橄欖隕鐵中的鐵鎳等金屬是以基質形式存在的,而且其中包裹著矽酸鹽晶體(多為橄欖石),就像是天然鑲嵌的珠寶。
2000年墜落在我國新疆阜康的阜康(Fukang)隕石正是這一類,隕石整體重量高達1003千克,非常罕見。非常遺憾的是隕石被發現者隱匿販售,如今基本已落在國外收藏家手中,且價值不菲。
著名的布倫漢姆(Brenham)隕石總重可達4.3噸左右,最早於1882在美國堪薩斯州哈維蘭附近發現,隕落時間則可能是在20000年前。
艾斯圭爾(Esquil)橄欖隕鐵切片(左)及阜康橄欖隕鐵切片(右)
據氧同位素、金屬和矽酸鹽組成,橄欖隕鐵又可分為4群:主群(Main Group / PMG)、鷹站群(Eagle Station / PES)、輝石群(Pyroxene / PPX)、其他群(Ungrouped / P-UNG)。常見的橄欖隕鐵大多屬於主群,目前發現的鷹站群與輝石群的橄欖隕鐵分別只有4塊與2塊。
鷹站群橄欖隕鐵鷹站隕石切片(左)和輝石群橄欖隕鐵NWA 1911切片(右)
鐵隕石
鐵隕石同樣不多見,在隕落記錄中佔總量的6%左右。鐵隕石是含有大量鐵鎳金屬的隕石,因其鐵含量高,又被稱為隕鐵。它們很可能作為人類早先可使用鐵的來源,在文學創作中也常被當為打造上古神兵的必須材料——所謂「玄鐵」是也。
不過我們發現的鐵隕石卻遠比隕落記錄中的比例高。普遍認為造成這一現象的原因有三個:一方面是因為鐵隕石更耐燒蝕,所以塊頭普遍偏大;一方面是因為落地後的鐵隕石更耐風化;一方面是因為鐵隕石更好找,只要用金屬探測器就能簡單地找到。
若以質量論,鐵隕石佔到已尋獲隕石中的絕大部分,大概有500噸左右。目前發現最大的那顆鐵隕石總重60噸以上,墜落地點位於非洲納米比亞,被稱為霍巴(Hoba)隕石;第二大鐵隕石是格林蘭「約克角」(Cape York)隕石,已知總重58.2噸;第三大鐵隕石則是在我國新疆青河發現的新疆(Armanty)隕石,已知總重為28噸。這塊隕石目前位於烏魯木齊,有興趣的讀者可以前往參觀。
2011年7月,在新疆阿勒泰發現了一顆據估算重達25噸的巨型鐵隕石,這也應該是世界上第四大的鐵隕石,只是這顆隕石已經被當地政府保護了起來,所以沒有更多消息流出。
除此之外,我們看得見摸得著的鐵隕石還有南丹(Nantan)隕石,這顆隕星的碎片總計9.5噸左右,在南丹公園、南丹博物館以及北京天文館都有保存和展出。
霍巴鐵隕石,目前人類發現的最大的隕石
鐵隕石的分類比石鐵隕石要複雜的多。按照傳統的分類,根據結構的不同,可以將鐵隕石分為八面體鐵隕石(Octahedrite)、六面體鐵隕石(Hexahedrite)和無紋鐵隕石(Ataxite)三類,其中八面體鐵隕石又依據其紋理精細程度做了詳細劃分。
而新近按照化學方法,將鐵隕石類型做了更為詳細的劃分,依然是三個大類:巖漿鐵隕石(Magmatic iron meteorite)、原始鐵隕石(或非巖漿鐵隕石,Primitive iron meteorite)和其他鐵隕石(Ungrouped iron meteorite),只是前二者之下又細分為了14個群,部分群還有子群——這裡就不再詳細展開了。
吉丙(Gibeon)隕石切面。其表面花紋為經特殊手段蝕刻而得的魏德曼紋樣(Widmanstätten pattern),是八面體鐵隕石的特徵之一,根據紋理精細程度可以對八面體鐵隕石進行分類
石隕石
相對之前的兩個種類,石隕石數量非常龐大。在觀測隕落的隕石中,93%都是石隕石。這些隕石主要由各種矽酸鹽組成,對它們進行分類非常複雜。目前為科學界普遍接受的分類方法是根據內部結構將其分為兩大類:其中一類內部均勻分布毫米級球狀顆粒,稱作球粒隕石(Chondrite),它們的母天體未經熔融或巖體分化,於是結構未曾改變,保留著最原始的特徵;而另一類石隕石則沒有球粒結構,稱作無球粒隕石(Achondrites),它們的母天體往往經過熔融,通常會含有獨特紋理和熔融礦物,與地球上的巖漿巖、玄武巖結構類似。在一些隕石分類體系裡,甚至將鐵隕石和石鐵隕石也併入了球粒隕石和無球粒隕石這兩類之中。
球粒隕石的切片,不難發現它是由很多球形顆粒組成的
球粒隕石
這類隕石佔所有隕落記錄的86%,也就是最常見的一種,因其數量龐大,因而也被廣泛研究。按照化學成分,球粒隕石又可以分為四大類。
最為常見的球粒隕石是普通球粒隕石(Ordinary Chondrite),這個隕石家族的絕大多數均屬此類,這次的俄羅斯隕石事件當中尋獲的隕石碎片也不例外。普通球粒隕石之下還可以繼續細分,根據礦物成分的不同(主要根據鐵含量、其它金屬含量和氧化鐵含量),普通球粒隕石可以分為高鐵群(H chondrite)、低鐵群(L chondrite)和低鐵低金屬群(LL chondrite)。據初步分析,車里雅賓斯克隕石含有大約10%的金屬鐵,這意味著它們有可能屬於高鐵群。而目前世界上收集到的最大的石隕石——吉林(Jilin)隕石,也是高鐵球粒隕石。
世界最大的單塊隕石——吉林一號隕石
碳質球粒隕石(Carbonaceous Chondrite)雖然沒那麼常見,但其家族枝繁葉茂,譜系最為龐大。這是含有大量水和有機化合物的一類隕石,其子分類通常以首顆發現或最具代表性的一顆命名。目前,碳質球粒隕石一般可分為CI(Ivuna)群、CM(Mighei)群、CO(Ornans)群、CV(Vigarano)群、CK(Karoonda)群、CR(Renazzo)群、CH(High iron / ALH85085)群、CB(Bencubbin)群和未分類群(Ungrouped)。
1983年6月25日19時許隕落在陝西省寧強縣燕子貶鄉的寧強(Ningqiang)隕石是我國首次收集到的碳質球粒隕石,圍繞它的相關研究亦成果甚豐。
屬CO群的凱尼撒(Kainsaz)隕石
頑火輝石球粒隕石(Enstatite Chondrite)較為罕見,因多含頑火輝石(一種輝石族礦物,雙鏈矽酸鹽,化學成分MgSiO3)而得名。比較特別的地方是,這種隕石呈還原性,鐵元素幾乎都是以單質形式存在,幾乎不含鐵的氧化物,這很有可能意味著他們的母體最初位於太陽系形成之初的中心地帶。這一類球粒隕石又按成分劃分為高頑火輝石群(High Enstatite)和低頑火輝石群(Low Enstatite)。
已知最大的一顆頑火輝石球粒隕石是加拿大的阿比(Abee)隕石,總重108kg,其中的一顆在加拿大皇家安大略博物館收藏展出。
在安大略博物館展出的阿比(Abee)隕石
除此之外還有一類未分類球粒隕石(Other chondrite),這一類與其他幾類有著一些共同屬性,又有著一些顯著差異,主要包含R群(Rumuruti chondrite)和K群(Kakangari chondrite)。這類球粒隕石非常稀有,前者只有一例墜落記錄,而後者也只發現了三塊。
無球粒隕石
無球粒隕石遠較球粒隕石稀有,佔所有隕落記錄的8%左右。這類隕石的分類也頗為複雜,在不同資料各有差異。具體來說,大體上可以分為原始無球粒隕石(Primitive achondrite)、火星隕石(Martian meteorite)、月球隕石(Lunar meteorite)、小行星隕石(Asteroidal achondrite)等幾類。但也有些資料將小行星類當中的某些族群歸入原始類,並將小行星類拆分為玄武巖類(或稱HED類,Basaltic achondrite)和其他類(Other achondrite)。
原始無球粒隕石常被稱為PAC類。這類隕石雖然沒有球粒,但是它具有一些球粒的遺蹟,化學成分也與球粒隕石相近,因此也有人認為這類中間過渡體應該獨立出來形成單獨的分類,與球粒隕石、無球粒隕石並列。原始無球粒隕石又可分為阿卡普爾科群(Acapulcoite)、洛特蘭群(Lodranite,或稱橄欖古銅群)和薇諾娜群(Winonaite)。
在早期的隕石分類中,有一個名為「SNC」的群,後來這個類群逐漸被證實母體源自火星。目前這個群分為輝玻群(Shergottite)、輝橄群(Nakhlite)、純橄群(Chassignite)和其他群(Other Martian meteorite)。火星隕石非常稀少,目前發現的僅百顆左右,而且多數是在新世紀才被發現。
輝玻群群火星隕石DAG 735(左)與輝橄群火星隕石納科拉(Nakhla)隕石(右)
月球隕石當然就是來自月球的隕石啦。它們很有可能是月球遭到天外來客撞擊時,被砸下來的碎塊。第一顆月球隕石於1979年在南極洲被發現,當時並未確定其來源,它來自月球的證據是與阿波羅計劃所採集的月球巖體樣本進行的比對。同時科學家也提出月球上存在地球隕石的可能性,一旦發現,則能為地球早期的地質情況研究提供了可用的數據。月球隕石沒有進一步的分類,因為太過稀有,那怕是與火星隕石相比。
小行星隕石因為母體不同,因此有時也被稱為演化無球粒隕石(Evolved achondrite),以表述其礦物和化學組成因熔融和結晶過程而發生了改變。小行星隕石在無球粒隕石分類當中多和原始無球粒隕石有重疊,常見的類群有:玄武巖群(Basaltic / HED / Vesta)、鈦輝群(Angrite)、頑火群(Aubrite)、橄輝群(Ureilite)、帕拉齊爾納群(Brachinite)。小行星隕石中最常見的一個子類為HED群,它又分為古銅鈣長無球粒隕石(Howardite)、鈣長輝長無球粒隕石(Eucrite)和奧長古銅無球粒隕石(Diogenite)三個子類群。據光譜學分析,HED群隕石與4號小行星「灶神星」(4 Vesta)化學成分吻合,因此科學家們懷疑HED隕石的母體很可能就是灶神星。
奧長古銅無球粒隕石泰塔溫(Tatahouine)隕石(左)與鈣長輝長無球粒隕石NWA 5787(右)
龐大而複雜的隕石家族當然不會只有這麼簡單,文章所挑選的例子也只是最為常見的那一些。不過掌握了這些基礎分類知識之後,我們至少可以發現,到網上花大價錢去買這次事件的隕石碎片是相當不值當的——即便它們是真的。畢竟,這次的隕石數量理論上不少,而且它們是最最常見的那類。
文:果殼網