地球上的陨石

迄今为止地球上发现的最大的完整陨石——霍巴陨石。其长度为2.7米,重达60吨。

陨石是来自彗星、小行星或流星体等天体的固体碎块。这些天体起源于外太空,在经过地球大气层到达地面后依然保持部分或几乎全部完整。当这些天体进入地球大气层时,摩擦、压力以及与大气层气体之间的化学反应等因素导致它们受热和辐射能量。随后,这些天体变成像火球的流星,天文学家称之为火流星。火流星坠落在地面的残块被称为隕石。陨石大小相差很大。要注意的是,地质学家所称的火流星与天文学所称的火流星有区别,前者只是指大得足以形成陨石坑的陨石。

陨石被观测到穿越大气层、撞击地面后又被找到,这被称为陨石坠落。陨石未被观测到穿越大气层并撞击地面,但陨石被找到,这被称为陨石发现。截至2018年8月,大约1412次陨石坠落的样本被全球各地收藏,有记录的陨石发现则超过5.92万次。

传统上把陨石分成三类:石陨石是主要由硅酸盐矿物质构成的岩石;石铁陨石包含大量金属和岩石材料;铁陨石主要由金属铁和镍构成。对陨石种类的现代划分是依据陨石结构、化学和同位素组成及矿物学组成。直径小于2毫米的陨石被归类为微陨石。地外陨石是指撞击地球之外其他天体的天体,而不管这些撞击天体是否经过了大气层。在月球和火星上都发现了陨石。

从左到右依次为:铁陨石、球粒陨石、石铁陨石。

<i 古人与陨石

陨石坠落有可能影响人们的信仰。人们对古代世界七大奇迹之一的阿尔忒弥斯神殿的膜拜,有可能起因于人们把观测到并且找到的一块陨石认为是来自木星(朱庇特),而朱庇特是罗马主神。虽然对陨石中金属的使用也在许多文化传说中被记录,而且这些文化都承认陨石来自太空,但对陨石的科学记录是在过去几百年中才开始的。

最古老的铁质物品是9颗打磨自陨铁的小珠子。它们被发现于埃及北部,其年代被确定为公元前3200年。20世纪70年代,在英国丹纳伯里铁器时代(大约公元前1200年)遗址的一个坑中出土了一块石陨石。因为它一定是被刻意放进坑中的,所以这可能是欧洲人最早发现的陨石之一。

一些美洲当地人把陨石视为圣物。1915年,一块重达61千克、用布仔细包裹着的铁陨石在美国亚利桑那州一处古墓葬(年代大约为公元1100~1200年)出土。在美国新墨西哥州一处印第安人遗址,考古学家从一座墓葬中发掘到装在一个陶罐里的一小块橄榄陨铁(石铁陨石)。在美国西南部和其他地方,类似情况还有多起,例如在多地发现了古人用陨铁制作的珠子。世界其他地方的土著人也经常把铁镍陨石视为容易获得、但数量有限的资源。例如,因纽特人使用约克角陨石片作为矛尖和工具刀刃。

欧洲有记录的最早的两次陨石坠落分别发生在1400年和1492年。1794年,一名德国物理学家率先提出大胆猜想:陨石是来自太空的岩石。他在一本书中全面总结了所有可得的陨石坠落和陨石发现资料,由此下结论认为陨石的起源在外太空。当时的科学社会对他的这一论断进行抵触和嘲讽。近10年后,经过法国科学家比奥特和一名英国化学家的研究,陨石源自太空的观点才被普遍接受。比奥特对陨石的研究,是源于1803年4月26日数千块陨石坠落在法国的惊人场面。

顶部有陨石的矛。

陨石灭恐龙

有关白垩纪—第三纪大灭绝(其中包括恐龙灭绝)原因的主要理论之一认为,这一灭绝的原因是一块巨大陨石撞击地球。位于墨西哥的希克苏鲁伯陨石坑被辨识为这次撞击现场。科学界对于二叠纪和三叠纪大灭绝是否也由陨石撞击地球造成尚存争议,而且这两次灭绝的证据没有白垩纪末期大灭绝的证据那样确凿。

现代有多个关于陨石伤人或造成动物死伤的报告,但其中绝大多数报告被认为可信度不高。1911年发生于埃及的一次陨石坠落事件据说导致一条狗被砸死,但这一报道极具争议性。20世纪80年代,这块陨石被辨识为来自火星。基本可信的一次陨石撞击事件发生在1972年的委内瑞拉,当时一头牛差点被陨石劈成两半,牛当场死亡。但其他说马等动物被陨石砸死的报道则不可信。

纵观历史,有许多一手或二手报告说人或动物被陨石砸死。例如,有报告说1490年某国有数千人被陨石砸死。但除了1954年锡拉科加陨石伤人事件可被证实外,没有任何陨石致人死亡或伤人的报告可被证实。例如,有报道说乌干达一个小男孩声称自己被陨石砸成重伤,但这块只有3克重的陨石先砸在香蕉叶上,最终落到该男孩头上,不可能造成什么伤害,毕竟这么小的陨石经过大气和香蕉叶摩擦后速度肯定不快。另外还有多人自称被陨石砸中,但这些说法均未被陨石坠落或陨石发现所证实。

陨石造成恐龙灭绝(想象图)。

1938年被陨石砸坏的汽车座。

化石陨石

许多陨石源自太阳系最古老时期,因而是地球上最古老的材料。虽然这些陨石很古老,但它们很容易被地球环境影响。一旦这些陨石落地,水、盐和氧会立即影响它们。地球环境对陨石造成的改变被称为风化。多个量化的风化指数已被应用于南极洲和沙漠陨石样本,以估计陨石风化程度。用于常见球粒陨石的风化级别最常用,其中0级为纯净,6级为严重风化。

明显生了锈的陨石。

地質学家有时会发现“化石陨石”。它们是在遥远过去坠落地球,被深度风化,但在沉积层中保存很好,从而能通过矿物学和地质化学研究得以辨识的陨石残块。瑞典一个石灰岩采石场出土了超过100块奥陶纪的化石陨石,它们几乎全是经过深度风化的L球粒陨石。在岩相显微镜下,这些化石陨石依然很像当初的模样,但它们原有的材料几乎已完全被地球的次级矿化置换。它们的地球之外(地外)起源是通过对它们的残余尖晶石进行同位素分析确定的。尖晶石是陨石中常见的一种矿物质,它不溶于水,在地球环境中其化学成分不被风化改变。其中一块化石陨石看来代表着一种已“灭绝”陨石——这种陨石不会再坠落到地球上了,它们的父母天体已经不再有任何材料能成为近地天体而有可能落到地球上。

铁流星体

大多数流星体在进入地球大气层时分裂。通常情况下,陨石落地5~10年后才被发现或为科学所知。能形成大陨石坑的陨石很少,因为绝大多数陨石落地时速度很小,不足以造成大陨石坑。大流星体可能以接近逃逸速度(第二宇宙速度)的速度撞击地球,产生超高速陨石坑。极高的撞击力量有可能造成大范围毁坏。最常见的超高速撞击地球事件是由铁流星体引起的,因为铁流星体最容易完好无损地穿越地球大气层。铁流星体陨石坑的例子有贝林杰陨石坑、敖德萨陨石坑和瓦巴陨石坑等。在这些陨石坑都发现了铁陨石。与之对比,哪怕相对大的石头或含冰天体(例如重达几百万吨的小彗星或小行星)在地球大气层中也会分解,因而落在地球上时不会形成陨石坑。

虽然石头或含冰大天体破坏地球的事件不常见,但这样的事件一旦发生却可能造成重创。至今未能破解的通古斯大爆炸事件可能正是这种事件。直径数百千米以上、重量超过几千万吨的特大石头天体可能会抵达地面,形成巨型陨石坑,但这样的陨石坑很少。如果发生这样的事件,力量无疑很大,以至于撞击天体完全毁灭,因而不会留下陨石。2006年,已知第一块与大陨石坑——南非摩洛衮陨石坑有关的石陨石被发现。

pBo+CSThU6LIgycz7i7fltcXaudaxlbd0xe2VIpCYQA=地球上的一个大陨石坑。

流星体呼叫

在陨石坠落(规模都太小,不足以形成超高速陨石坑)目击事件中观测到的多个现象都得到了良好记录。一些穿越地球大气层的流星体所形成的火球看上去很亮,甚至堪比太阳光强度。但大多数流星体要暗得多,在白天可能根本不会被注意到。被报告的流星体颜色有黄色、绿色和红色等。流星体分裂时出现闪光。流星体坠落时会发出爆炸声、引爆声和轰鸣声,这些由音爆和流星体分裂所形成的冲击波造成的声音在几百千米范围内可听见。流星体还可发出嘶嘶声和口哨声,但为什么会这样还不清楚。火球经过后,其尘埃尾迹会在大气层中停留好几分钟。

随着流星体在进入大气层过程中被加热,它们的表面熔化,经历热消融。在此过程中,流星体被雕凿成各种形态,有时候会在流星体表面形成指纹样凹纹。如果流星体在一段时间内保持固定方向,它就可能变成锥状或盾形。随着流星体减速,最终其熔融表面会固化成一层薄熔壳。大多数陨石表面的熔壳为黑色。无球粒陨石的熔壳颜色可能很浅。对石陨石来说,受热影响区域只有几毫米深。铁陨石容易传热,因此从陨石表面到表面下1厘米深度都可能受影响。一些陨石落地时很烫,另一些则可能冷得能让水凝结成霜。

在大气层中解体的流星体有可能形成陨石雨,陨石雨中的“雨滴”——陨石块粒可能只有几个,也可能有成千上万个。陨石雨降落范围通常为椭圆形,椭圆轴与流星体飞行方向一致。大多数情况下,陨石雨中最大的陨石都是在降落范围中顺向航程最远处发现的。

陨石与生命

美国宇航局科学家2015年3月报告说,在模拟外太空条件下,采用初始化合物(例如在陨石中发现的嘧啶),他们在实验室里合成了发现于DNA和RNA中的复杂有机化合物。科学家说,嘧啶和多环芳烃有可能形成于红巨星或星际尘埃及气体云中。

2018年1月,科学家宣布一个重要发现:在有45亿年历史的陨石中包含着水和生命起源以前的复杂有机物,这些有机物可能是生命的基本成分。科学家2019年11月报告说,首次在陨石中检测到包括核糖在内的糖分子,这表明小行星等天体上的化学过程能产生一些对生命来说很重要的有机化合物,同时也支持了一种猜想——地球上先有RNA,然后DNA生命才出现。

显示出热消融效应的陨石。陨石中包含的疑似生命结构。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午10:45。
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