隕石:來自星星的你,到底是什麼

2020-12-04 澎湃新聞

隕石作為「天外來客」,一直被賦予著各種傳說色彩。有人因為隕石攜帶著來自別的星球的「神秘物質」而誇大隕石的功效,有人也擔心著隕石攜帶著「不明基因」可能損害身體而談之色變。

從有地球以來,隕石就不斷地光顧著地球。他們隨機落在地球的各個角落:沙漠、海洋、叢林,當然也包括城市。我國新疆阿勒泰地區,曾下過一次世界上最大的「隕石雨」,隕落帶長達425公裡;我國吉林,1976年曾發生一次隕落帶約有70公裡的隕石雨;2013年俄羅斯車里雅賓斯克隕石雨,造成1200人受傷,其隕落帶長度為20公裡。

隕石雨過後,散落在地球上的「小星星」們也受到持續的關注。科學家、政府、隕石收藏愛好者、商人、村民等均將目光聚焦於隕石上,拋開隕石的研究價值,隕石更被賦予了收藏價值與商業價值。

9月15日-17日,在崑山杜克大學舉辦了名為《隕石中國》的研討會,諸多隕石研究領域的中外學者、民間隕石愛好者進行了分享。大會討論了隕石的界定與甄別、幾次規模較大的隕石雨、不同的隕石所含的物質、民間隕石的收集與收藏鑑賞情況等。

隕石是地球上的常客,司馬遷就曾對隕石有過精準的定義,他在《史記》天官書中寫:「星墜至地則石也」。所以隕石是指地球以外的太陽系天體的碎片,它們穿過地球的大氣層,自然隕落到地球成為隕石。所以,像雷公墨,人造衛星碎片,Apollo月巖樣品以及太空飛船採集回來的小行星和彗星樣片都不是隕石。

隕石的分類

大多數隕石來自於火星和木星間的小行星帶,小部分來自月球和火星。隕石可以分為鐵質隕石、石鐵混合隕石、石質隕石。

鐵質隕石

關於鐵隕石的分類,有結構分類與化學分類兩種,鐵隕石從結構分類可分為六面體隕鐵、八面體隕鐵、無紋隕鐵。

六面體隕鐵

的組成幾乎完全是鐵-鎳合金的錐紋石,其名稱的來源是錐紋石結晶的立方體(即六面)結構,在蝕刻之後,六面體隕鐵不會呈現魏德曼花紋,但是會有諾伊曼線:以不同角度彼此交叉的平行線,顯示出母體曾受到撞擊而產生的激波,因約翰·諾伊曼在1848年發現而得名。

八面體隕鐵

是最普通的一種鐵隕石,它們的成分主要是鎳-鐵合金:鎳紋石 (高鎳含量),和錐紋石(低鎳含量)。由於在母體的小行星內以很長的時間慢慢冷卻,這些合金混合著毫米尺度的帶狀結構(從0.2mm至5釐米),經過拋光和蝕刻會呈現經典的魏德曼花紋,可以看見有著交叉線和片狀結構的錐紋石。

如下圖的 Muonionalusta slice(穆阿尼納魯斯塔隕石切片)

Muonionalusta鐵隕石於1906年在瑞典被發現,它重230公斤,它有維斯臺登花紋,屬IVA組的高端鐵隕石。由於具有漂亮的細維斯臺登花紋,極具觀賞性,是製作隕石首飾工藝品的首選隕石,從隕石刀劍、到戒指、錶盤、掛件等深受愛好者的喜愛。其在國際市場上得價格也水漲船高。

無紋隕鐵

主要成分是鐵鎳合金、鎳紋石,沒有可見的魏德曼花紋。無紋隕鐵是鎳含量最高的隕石,含量都在18%以上。無紋隕鐵是比較稀有的種類,被觀測到的鐵隕石中,無紋隕鐵只有大約50顆。

如下圖的Dronino隕石,2003年4月發現於俄羅斯梁贊州的卡西莫夫地區。

鐵隕石根據化學分類,主要分為IAB,IC, IIAB, IIC, IID, IIF,IIG,IIIAB, IIIE, IIIF, IVA, IVB。

如IAB組的隕石往往含有鐵,石墨,內含物豐富,鐵碳化合物,及各種矽酸鹽。IC組與IAB組成員非常相似,它們大多是粗八面體結構,大多數IC鐵隕石中含有豐富的鐵碳化和豐富的黑色碳質夾雜物,但沒有矽酸鹽夾雜物等。

石鐵隕石

石鐵隕石中,矽酸鹽和鎳鐵合金的含量各佔百分之五十,石鐵隕石主要分為橄欖隕石與中鐵隕石。

如下圖,阜康橄欖隕石切塊。

阜康橄欖隕石重約一噸多,2005年被偷運送至美國。目前主體還剩約425千克,是目前世界上橄欖石顆粒最大的橄欖隕石。

Seymchan橄欖石石鐵隕石,1967年6月發現於俄羅斯一條名叫Hekandue河的支流岸邊,隕石總重351千克。

石質隕石

石質隕石佔了隕石總量的絕大多數,主要成份是矽化物。

石隕石根據內部是否含有球粒結構又可分為兩類:球粒隕石、無球粒隕石。球粒隕石根據化學—巖石學分類分為:E、H、L、LL、C 五個化學群類。普通球粒隕石 (有時被稱為O球粒隕石)是一種常見的球粒隕石。它也是迄今找到隕石中為數最多的,佔87%。故冠以「普通」二字。

石隕石中的碳質球粒隕石非常稀少珍貴,它們被認為保留著原始太陽系組成時的化學成分,與生命的起源息息相關。因為碳質球粒隕石含有組成生命所需的胺基酸,有些胺基酸且不存在於地球上,因此此類隕石成為科學家研究太陽系與生命起源的最直接樣品,其中又以對Allende隕石的探究最為廣泛且深入。

行星內部的熔融分異會導致形成不同的隕石

除了這種分類方法,隕石也可以分為未分異隕石與分異隕石,未分異隕石主要包括球粒隕石;分異隕石包括無球粒隕石、鐵隕石、石鐵隕石。

球粒隕石是指沒有遭遇過母天體的熔融或地質分異,結構沒有改變過的隕石,幾乎所有球粒隕石均含有毫米大小,稱為「球粒」的球形巖石。

無球粒隕石包含的成分與地球上的玄武巖與火成巖石相似,並且曾在流星體母體內或本身經過不同程度的熔化和再結晶的地質分異作用。

無球粒隕石

隕石從哪兒來?

關於隕石的來源,研究認為,主要來自火星與木星之間的小行星帶,部分來自月球與火星。

首先我們來看月球隕石。月球受到小行星撞擊後,月球物質進入地月空間,然後隕落到地球形成隕石。

根據阿波羅帶回來的月球樣本,月球物質中有很多是迥異於小行星的,通過這些物質的比對,可以確定月球隕石。

然後是火星隕石。

火星受到小行星的巨大撞擊後,巖石碎塊逃逸火星引力,其中一部分進入了地球的引力範圍,最後隕落到地面成為火星隕石。迄今為止發現的火星隕石共15個,其中5個為降落型,6個發現於南極,4個發現於荒漠。火星隕石都是非球粒隕石。

在對隕石的分類有了基本的了解以後,我們以地區來看隕石的分布與搜集。

世界上最長的隕石雨——阿勒泰隕石雨

2011年,在新疆阿勒泰地區發現了一塊特大鐵隕石, 烏希裡克(Wuxilike),重5噸。該隕石的主要礦物是鐵紋石、鎳紋石和合紋石,副礦物有隕磷鐵鎳石、隕碳鐵(Haxonite)、隕硫鐵和隕硫鉻鐵礦,與同一地區發現的新疆鐵隕石(Armanty)和烏拉斯臺(Ulasitai)鐵隕石相一致。

微量元素地球化學分析顯示三塊鐵隕石來源於同一母體, 在其穿過地球大氣層時,發生爆炸後散落開來,隕石分布範圍長達425KM,遠遠超過了曾被公認為世界第一長隕石雨,納米比亞的Gibeon隕石雨(長軸長275KM)。國際隕石學會最近已正式批准把包括新疆鐵隕石、烏拉斯臺和烏希裡克在內的隕石統稱為阿勒泰隕石雨(Aletai)。

新疆鐵隕石的發現場景:

現在這塊隕石被拖到當地的縣政府院子裡,且當地的村民正在和縣政府就這塊隕石的歸屬打官司。

阿勒泰隕石帶的分布如下圖:

阿勒泰隕石帶中所發現的隕石的切面圖:

吉林隕石雨

1976年3月8日15時1分50秒左右,一顆重約4噸的隕石從地球公轉軌道的後方以每秒15-18公裡的相對速度追上地球,在吉林市郊區附近縣鎮從天而降,由於受到高溫高壓氣流的衝擊,吉林隕石不斷發生破裂,在19公裡的高空發生了一次主爆裂,大大小小的隕石碎塊散落下來,形成了吉林隕石雨。

吉林隕石雨降落在吉林市、永吉縣及蛟河市近郊附近方圓500平方公裡的範圍內,當時共收集到隕石標本138塊,碎塊3000餘塊,總重2616公斤。

吉林一號隕石穿過1.7米厚的凍土層,又遁入地下4.8米深,形成一 個直徑2米多的圓形大坑。

此外,還有諸如岫巖隕石坑,岫巖隕石坑是中國首個被證實的隕石坑,位於遼東半島北部的遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣蘇子溝鎮羅圈溝裡村。勘察表明,此隕石坑形態呈碗狀,屬於簡單坑,直徑1800米,坑深約150米,坑區基巖為20億年前形成的早元古代變質巖地層。

為時三天的隕石中國活動,除了吸引了諸多專家以外,還有民間的隕石愛好者,以及商人。

《隕石中國》會議期間,到場的「隕石獵人」如趙志強、張勃等均分享了他們收集隕石的過程。

如張勃,就曾一一走訪班瑪隕石、吉林隕石、南丹隕石、阿勒泰隕石發現地。

隕石的尋找過程也少不了一番艱難的求索。

記者在會議期間,則遇到有推廣「隕石天然水」以及賣「隕石手串」的男子。

中國科學院紫金山天文臺的徐偉彪研究員稱,每天都會收到各種「求鑑定」的申請,他談到,民間老百姓聲稱手中所持有的隕石,百分之九十九以上都是假的。藉此,也可管窺中國隕石市場的亂象。徐偉彪談到,中國的隕石領域尚未立法,目前是誰發現就是誰的。

徐偉彪現場教授隕石的界定方法,其實用一些很簡單的工具採樣做成切片,送到相關部門檢測其中所含有的元素就可以確定是否是隕石,以及其類屬。他也認為,不應過分誇大隕石的功效,所謂的隕石水、隕石治癌等其實都是忽悠人的,要科學理智地認識隕石。

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