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陨石的出现,为有关地球的起源提供线索

来源:水星 时间:2023/3/24

很久以前,大约50亿年前,我们如今处在银河系“郊区”的家园位于银河系中心到边缘的一半的位置,处于布满恒星的旋臂的荒芜边缘。在这个毫不起眼的地方,在黑暗的虚空中,除了一个由气体和冰尘组成的巨大星云绵延数光年之远,其他什么也没有。

那片气体云的十分之九是氢原子,其余物质中的十分之九是氦原子,富含有机小分子和微观矿物颗粒的冰和尘埃占了剩下的1%。太空中的星云能够一直存在千百万年,直到一个触发事件让它开始坍塌成新的恒星系,这种典型的触发事件包括附近爆炸恒星的冲击波。

大约46亿年前,这样一个触发事件造就了我们的太阳系。在万年的时间里,太阳系形成前的气体和尘埃团在旋转中以极其缓慢的速度向内聚拢。就像一位旋转的溜冰者,随着引力把纤细的臂拉向中心,巨大的气体云旋转得越来越快。

当星云坍塌并加速旋转时,云变得更加致密,逐渐变平,形成一个中心凸起的圆盘,这就是新生的太阳。这个富含氢的中心球体越长越大,最终吞噬99.9%的云质量。随着中心球体的成长,内部压力和温度上升至聚变点,点燃了太阳。

接下来所发生事情的线索就保存在我们太阳系的记录中,包括这里的行星和卫星、彗星和小行星,以及丰富多样的陨石。一个显著的特点是,所有行星和卫星都在同一平面上、沿同一方向围绕太阳运行。

更重要的是,太阳和大多数行星差不多都在同一平面上沿同一方向绕着它们各自的轴旋转。运动定律中没有任何一条规定了这种自转的一致性;行星和卫星可以以任何方式公转和自转,从北到南、从东到西、从上到下、从下到上都可以,同时仍然遵守万有引力定律。

如果行星和卫星是从遥远的来源随机捕获的,可能就会是这样一个大杂烩。相比之下,我们在太阳系中观测到的接近一致的轨道表明,行星和卫星几乎是在同一时期由同一个尘埃和气体组成的平面旋转圆盘上聚集成的。所有这些巨大的天体都保持了最初在星云中的旋转方向,也就是说,整个太阳系有着相同的角动量。

太阳系起源的第二条线索来自其中八大行星的独特分布。离太阳最近的四颗行星,水星、金星、地球和火星是相对较小的岩质行星,主要由硅、氧、镁和铁元素组成。它们表面主要是类似黑色的火山玄武岩一样致密的岩石。

相对靠外的四颗行星,木星、土星、天王星和海王星是气态巨行星,主要由氢和氦组成。这些巨大的球体不存在固体表面,越往深处只有越厚的大气层。

这种行星一分为二的现象表明,在太阳系历史的早期,就是太阳诞生后的几千年内,强烈的太阳风将剩余的氢和氦吹到了更冷的区域中。在离太阳足够远的地方,这些易变的气体会冷却、凝结并聚合成各种球体。

相比之下,那些更大、富含矿物质的尘埃颗粒留在了距离炽热的中央恒星更近的地方,它们快速地聚集在一起,形成了靠内的岩质行星。形成地球和其他内行星的剧烈过程的细节,在种类惊人的陨石中完美地保存了下来。想到我们的家园经常被从天而降的石头砸到,我们多少会感到有些不安。

事实上,科学界直到最近大概两百年才注意到它们,尽管民间传说中不乏丰富多彩的陨石奇闻异事,包括一些关于不幸的法国农民的故事。尽管学者已开始更正式地提出陨石是从天上落下来的,但几乎没有任何可复制的科学证据能用来记录它们,更不用说解释它们的来源了。

美国政治家、博物学家托马斯·杰弗逊在读了耶鲁大学有关康涅狄格州韦斯顿的陨石撞击观测的技术报告后,打趣地说道:“我发现,相信两个[美国]北方教授撒谎,比相信石头从天上掉下来要更容易些。”经过两个世纪数以万计的陨石陆续被发现,这些故事的真实性不再受到质疑。

随着陨石专家来到更多区域,以及狂热的收藏家争夺最稀有的种类,世界各地的博物馆和私人收藏的陨石数量急剧增加。有一段时间,收藏者偏好独特的铁陨石,它们有黑色的外壳、怪异的蚀刻形状和极高的密度,因此与普通的岩石相比显得与众不同。但年在原始的南极冰原上发现的数千颗陨石改变了这种看法。

陨石为我们带来了有关地球起源的线索。最常见和最古老的陨石是45.66亿年前的球粒陨石,它们形成的时间正好在太阳系行星和卫星形成之前,那时,太阳的核反应刚刚开始,强烈的辐射能炙烤着周围环绕的星云。高炉效应将星尘盘熔成一团团又小又黏的岩石球,称为球粒,该名称来自古希腊语中的“谷物”。

这些太阳高温炼过的产物,大小从滚珠轴承到小豌豆粒不等,被多次熔化,在反复的辐射脉冲中改变了离太阳最近的区域。这些古老的球粒被太阳系形成前颗粒更细的尘埃和矿物碎片粘在一起,形成了原始球粒陨石,落在地球上的有很多。球粒陨石为我们观察太阳诞生之后、行星形成之前的这段短暂的时间提供了一种绝佳的视角。

第二类比较年轻的陨石统称为无球粒陨石,可追溯到太阳系最早的物质熔化、粉碎或变形的时候。无球粒陨石具有惊人的多样性,它们有的是闪亮的金属块,有的是大块的黑色岩石,有的是像玻璃一样的细粒,还有一些是一英寸宽的有光泽晶体。

在地球上最偏远的一些地区,仍有更多新品种在不断被发现。南极大陆拥有大片古老的蓝色冰原,这些地方其实从不下雪。从太空中掉下的岩石就静静地躺在那里,这些黑暗的“天外来客”只等着被发现。国际条约禁止对该地区进行商业开发,加上进入偏远冰原的机会有限,这些地外资源能得到很好的保护,以用于科学研究。

包裹严实的科学家成群结队地到达这里,乘坐直升机和雪地摩托,在这些环境险恶的冰原上进行地毯式的系统搜索。他们仔细记录并包装每一个发现,确保手或呼吸没有污染表面。

每次南极夏季过后,这些“陨石猎人”回到文明社会,都会把他们找到的珍宝转交给公共收藏,其中最著名的是马里兰州休特兰郊区的史密森尼学会的储藏设施,那是一个足球场大小的建筑物,里面有成千上万的标本,保存在高度洁净的密封储藏柜中。

同样富有陨石的地区还有澳大利亚、美国西南部、阿拉伯半岛,以及最引人注目的北非广袤的撒哈拉沙漠,尽管这些地区对有组织的复原和无菌保存无甚益处。有流言在横穿撒哈拉沙漠的图阿雷格人、柏柏尔人、费扎人等游牧民族中盛传,称陨石可能很有价值。

21世纪早期,有人在北非的流沙中发现了一块珍贵的月球陨石,据说在一次私人拍卖中它的成交价达到了万美元。对沙漠骑手来说,从骆驼上跳下来,携带着一块奇石去下一个村庄是很容易的事儿,那里会有一个陨石中间商的非官方协会给他一点现金成交。这些中间商通过卫星电话联系,巧舌如簧。

一袋袋岩石从一个经销商转到下一个经销商手上,每转一次涨一个差价,直到运达马拉喀什、拉巴特或开罗,然后在易趣上和大型国际岩石及矿物展上送到买家手中。在我前往摩洛哥偏远地区的地质学考察旅行中,不止一次有人向我提供粗麻袋,里面装着10磅到20磅据称是陨石的岩石,他们会说:“没有中间商,上周刚从沙漠里找到的。”

这些只收现金的“交易”通常在棕泥砖房里没有窗户的昏暗密室中进行,远离刺眼的沙漠阳光,几乎看不清麻袋里装的是什么。在礼节性地问候和分享传统的薄荷茶后,卖家就会把里面的东西倒在地毯上。有些石头只是岩石,就是那种铺路的碎石。这就像是一个测试,看你是否了解你要的东西。

有些是最常见的球粒陨石,一般有橄榄或鸡蛋那么大,有些则有熔化得很好的熔壳,是快速从天而降过程中灼烧的产物。起价总是非常高。如果你说它们太普通了,可能就会出现一个更小的袋子,里面装着铁陨石或更稀奇的东西。我记得,有一次我们的导游阿卜杜拉在斯库拉以东几英里的一条尘土飞扬的小路上做过一次交易。

卖家是一位信誉可疑的远方熟人,用卫星电话打来,并要求保密。“可能是火星陨石,”他告诉阿卜杜拉,“克。只要两万迪拉姆。”大约折合美元——来自火星的已知陨石只有二十几颗,如果他说的是真的,那就捡着大便宜了。

他们约定了时间和地点。两辆不起眼的汽车并排停下,我们三个人从车上下来,紧挨着站成一圈。那块提到的岩石从一个天鹅绒小袋子里滑了出来,但它看起来就像一块普通的岩石(所有火星陨石都是这样)。

价格降到了迪拉姆,然后是。但我们没有办法确定它是不是火星陨石,所以我们放弃了。后来阿卜杜拉向我透露,他其实动心了,但总有更多的陨石出现。最好不要贪得无厌,没有人会说实话,所有交易都是一锤子买卖。

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