流星是壹種天文現象。太空中漂浮著許多小天體,包括小行星、彗星及其碎片。當小天體(97%是小行星的碎片)被地球引力俘獲進入大氣層時,與大氣層摩擦產生的熱量會使其燃燒。燃燒的天體在夜空中閃耀,這就是我們看到的流星。如果這些碎片沒有燒完,穿過大氣層後落到地球上,那就是隕石。
被隕石擊中的概率比中彩票還低。
我們去遠離城市的郊區,經常可以看到流星劃過夜空,拋開浪漫的成分,這些都是進入地球的外星物質。據科學家估計,太空中每年約有22萬噸地外物質進入地球大氣層,可以說地球無時無刻不受到隕石撞擊的威脅。
幸運的是,地球有大氣層。大氣層是地球的保護者。大多數天體碎片在穿過地球大氣層時都被燒掉了。只有少數較大的碎片能順利穿過大氣層,落到地球上。而且燃燒後,大碎片往往會融化或碎成小塊,落到地球上,大大減少了對地球的破壞。
大氣層阻擋了絕大部分的地外物質,但這壹小部分落到地球上也不可小覷。據專家統計,每天大約有44噸隕石墜落在地球上。按照次數計算,在過去的半個世紀裏,全球平均每年發生721次隕石墜落。其中1979和1988隕石墜落頻繁,次數超過3000次。
如此高頻率的墜落可能看起來有點嚇人,但實際上人類被隕石擊中的概率極小。加拿大科學家根據人均面積和隕石對人類和建築物的傷害進行了計算。全球60億人口中,每10年,只有1人被質量不低於100克的隕石直接殺死。而且每年只有16的房子被隕石砸壞。從這個概率來看,被隕石擊中的概率比雙色球中500萬大獎的概率要低得多。
1976年3月,我國吉林省發生了壹次罕見的隕石雨降落事件。壹顆幾噸重的隕石穿過大氣層,爆炸起火。吉林市永吉縣、蛟河縣普降暴雨,影響區域超過500公裏。至少有幾十萬人目睹了燃燒的隕石。神奇的是,這次隕石墜落沒有造成壹人死亡。
2013年2月,俄羅斯車裏雅賓斯克,壹塊重18噸到30噸的隕石燃燒爆炸,穿過大氣層,產生大量碎片,形成了隕石雨。據媒體報道,這次隕石雨釋放的能量約為二戰中投在廣島的原子彈的20倍,造成1200多人受傷。但受傷的人沒有壹個是直接受傷,大部分是被隕石砸碎的建築物砸傷的。還沒有人在如此高傷害和大規模的隕石雨中被直接擊中,可見被隕石直接擊中的概率有多低。
南極洲和沙漠是隕石最豐富的地區。
由於地球的球形特征,壹顆隕石從天而降到達地表各個部分的概率是隨機的、相等的。但是地球上的海洋面積占70%,所以按照概率,隕石可能有70%會掉到海裏,剩下的30%會落到陸地上。在陸地上,大部分被山脈和森林覆蓋,潮濕的環境對隕石的風化作用使得尋找隕石變得異常困難。
雖然很難找到隕石,但有些地方找到隕石的概率極高,就是隕石富集區。根據國際隕石協會數據庫中的信息,截至2017年8月,全球已發現56663塊隕石並有效命名。其中,南極隕石約有3.7萬塊。非南極隕石中,北非撒哈拉沙漠約有10000顆,阿拉伯半島阿曼約有4000顆。可以看出,全球已知的隕石中,約有65%是在南極冰蓋地區發現的,25%是在沙漠地區。
南極隕石富集的秘密始於1969年日本人在南極藍冰地區發現的9塊不同類型的隕石。科學家發現,這9塊隕石類型不同,降落時間也不同。他們不屬於同壹個流星雨,但是壹種神奇的力量把他們從不同的地方帶到了這裏。這就是南極冰蓋的力量。
南極冰蓋中間厚,四周薄。冰在重力的作用下流向周圍的海洋。降落在冰原上的冰凍隕石隨著冰流流動。如果他們被山擋住了,冰就會壹直堆積在山的前面。當冰融化時,隕石會像莊稼壹樣從冰裏長出來。因此,南極洲周圍的山脈都是潛在的隕石富集區。而且深棕色的隕石在南極淺藍色的冰面上非常顯眼,容易被發現和收集。
同時,南極寒冷潔凈的自然條件使其成為天然的“冰銀行”,落到冰蓋上的隕石都是冰凍的,不易風化,壹直保存完好。南極隕石的年齡(即落到地球表面後保存的時間)最長,壹般能達到幾十萬年,比其他大陸隕石高幾百倍。壹些已經發現的極地隕石甚至有500萬年之久。
南極隕石雖多,但由於氣候和環保的制約,南極科考的規模和時間受到嚴格限制。在南極搜尋隕石要比在其他地區專業得多,難度也大得多。目前,我國發現的南極隕石約有11452塊(數據2012),居世界第三位。
在沙漠地區,經過風沙的強烈侵蝕,長期堆積的隕石會逐漸浮出地表。此外,這些地區背景單壹,視野通透,氣候幹燥,植被稀少,人煙稀少,是人類尋找隕石效率較高的地區。非洲的撒哈拉地區、中國新疆的沙漠地區、阿拉伯半島和澳大利亞西南部的沙漠地區都是沙漠隕石的富集區。
相比南極,在沙漠中搜尋隕石的成本要低很多,不僅搜尋面積更大,民間隕石愛好者也可以參與。事實上,大部分沙漠隕石都是民間隕石獵人收集的,尤其是在非洲西北部和阿拉伯半島的沙漠中,隕石的回收和交易已經成為壹個產業。
每壹塊隕石都是獨壹無二的。
隕石按其成分可分為鐵隕石、石隕石和石鐵隕石三大類。鐵隕石含有95%以上的鐵和鎳金屬,也稱為鐵鎳隕石。石隕石主要或完全由矽酸鹽礦物組成。石鐵隕石是介於前兩種隕石之間的過渡隕石,其鐵鎳金屬和矽酸鹽礦物含量大致相當。
墜落地球的隕石中,數量最多的是石隕石,占隕石總數的92%以上。石鐵隕石很少見,只占隕石總數的2%-4%。墜落的鐵隕石數量也很少,占隕石總數的4.6%,但鐵隕石比前兩塊隕石更容易被發現,其捕獲率高達40%。這是因為鐵隕石在野外有很高的辨識度;而且不像石隕石那麽容易風化,持續時間長;再加上專業的金屬探測儀,鐵隕石的收集要比其他隕石容易很多。
▲石鐵隕石中有壹種橄欖隕石,從外表看和其他普通隕石沒什麽區別,但切開後可以看到壹塊塊金黃色的橄欖石鑲嵌在金屬中。當光線穿過時,橄欖隕石就像壹個發光的蜂窩。攝影/張
另外,根據隕石基體是否經歷過熔融分異,墜落在地球上的隕石可分為三類:異形隕石、不完全異形隕石和未分類異形隕石。分化隕石經歷了熔融分化,其母星具有核心結構;未分化隕石未經歷熔融分化,其母星不具有核心結構;外星隕石分類不全意味著部分熔融分異。
球粒隕石是未分化隕石的代表,因含有球粒隕石而得名。球粒隕石的母小行星沒有經歷過熔融分異,沒有明顯的內核和地幔結構。它的物理化學成分壹直保持在初始狀態,可以說是太陽系早期演化的標本。正是通過對球粒隕石的研究,科學家們知道太陽系(包括地球)形成於大約46億年前。
除了上面提到的隕石,地球上還有壹種非常特殊的隕石,那就是玻璃隕石。關於玻璃隕石是不是隕石,專家學者爭論了很久。這是因為玻璃隕石不是來自外太空。它是地球上的巖石在外星物質高速撞擊地球並被拋向空中快速凝結時融化形成的。
玻璃隕石不同於其他隕石。其他隕石落在地球上是隨機的,沒有固定的賦存地層和區域,而玻璃隕石有明顯的賦存地層和地理分區。到目前為止,地球上已經發現了四組玻璃隕石,它們分布在四個分散的區域:北美、摩爾達維亞石、象牙海岸和澳大利亞-東南亞。
澳洲-東南亞散養區是最大的散養區之壹,範圍從中國西北的陜西、內蒙古,南至澳洲南部,中國的雷州半島、茂名、梧州、海南島為主要產區。散落在澳大利亞-東南亞的玻璃隕石大多呈墨色,古人誤以為此隕石為雷電所致,故又稱“雷公墨”。據專家考證,我國東南沿海、瓊州半島和海南島的玻璃隕石是世界上最年輕的玻璃隕石,約形成於71萬年前。
▲海南省白沙黎族自治縣有壹個火山口。科學家對撞擊白沙地的“耳語者”的大小進行了科學估算,認為這是壹顆直徑為380米的隕石。圖中近景是兩塊漆黑的雷公墨跡,遠景是壹個彈坑。攝影/馮木波
隕石是探索宇宙奧秘的鑰匙。
隕石是來自太空的“禮物”,是人類探索太空的窗口。因為到目前為止,除了月球和火星,人類還無法直接獲得太陽系其他天體的樣本。而且相對於在著陸行星表面取樣,隕石的範圍更廣,研究隕石在表面著陸已經成為人類探索宇宙最便捷、成本最低的方式。
據研究,落到地球上的隕石大多來自火星和木星之間的小行星帶,比如鐵隕石。發現地球上發現的鐵隕石幾乎都來自於十幾顆古老的小行星。天體的撞擊粉碎了這些小行星,恒星內核破碎冷卻後形成高純度的鐵鎳合金,部分金屬碎片落到地表成為鐵隕石。可以說鐵隕石是小行星母體的金屬核心。此外,這些鐵隕石的母小行星內部結構與大川地球相似,因此鐵隕石的研究對人類認知地核具有重要作用。
1989年在新疆阿勒泰東部地區發現的新疆鐵隕石(阿爾曼提),重28噸,是世界第四大鐵隕石。2004年,在這壹地區發現了重達430公斤的鐵隕石——烏拉斯階地。2011年,科學家在阿勒泰西北部的峽谷發現了壹塊重達5噸的鐵隕石——烏。通過研究對比發現,這三顆鐵隕石都是由同壹母星的爆炸和散射形成的。
除了小行星,還有少量隕石來自月球和火星。月球隕石和火星隕石也是目前人類能夠真正確定母親的隕石。目前國際隕石協會命名的月球隕石(包括配對隕石)有360塊,火星隕石(包括配對隕石)有227塊,其中最著名的火星隕石是ALH 84001和NWA 7034。
ALH 84001采集於南極,發現後總是被誤認為其他小行星隕石。直到研究人員註意到它的微量元素與火星隕石有關,才確定它是火星隕石。NWA 7034,俗稱“黑美人”,於2011年發現於摩洛哥幹旱沙漠。它是壹種含水量高達0.7%的火星表面角礫巖,是目前發現的含水量最高的角礫巖,對研究火星古環境的演化具有重要的科學意義。
對隕石的研究是了解太陽系起源和演化的重要途徑。地球和人類從何而來?對於這個終極哲學問題,隕石如果會說話,就會講出精彩的故事。