夕陽西下霞光漸退,黑色的夜幕即將拉開,我們抬頭仰望星空偶爾會(huì)看在滿天星河中看到一束亮光劃過,這正是地外拜訪者-隕石的足跡。
當(dāng)流星體穿越稠密的大氣層時(shí)與大氣劇烈摩擦?xí)a(chǎn)生耀眼的光芒和巨大轟鳴聲,那是一種驚人的奇幻景象,所以使得它們看起來是那樣神秘。流星雖多但最終可降落到地面上形成隕石的僅占其中的百分之一。
隕石是迄今為止來自外地球以外的唯一物質(zhì)、也成為了人類研究太陽系不可替代的廉價(jià)標(biāo)本。除了人類從月球取回的月巖樣品,隕石是唯一可供直接研究的地球以外的巖石樣品,極具科研價(jià)值。
隕石的科研價(jià)值
隕石記錄了許多太陽系的原始信息,從太陽星云的起源與凝聚到小行星和行星的形成與演化的整個(gè)歷史、保存了太陽系形成之前的各種恒星物質(zhì),可以說隕石在研究太陽系方面的作用無可替代。
我國(guó)的隕石研究水準(zhǔn)處在世界前列,早在六十年代歐陽自遠(yuǎn)院士就系統(tǒng)的研究過隕石,1976年吉林隕石降落后,很多礦物巖石學(xué)家進(jìn)入隕石研究領(lǐng)域,對(duì)各類隕石都有很多研究成果發(fā)表。
我國(guó)的一些科研院所如南京紫金山天文臺(tái)、中科院廣州地化所、北京地質(zhì)地球物理所、國(guó)家天文臺(tái)、桂林科學(xué)院、新疆礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)研究所等機(jī)構(gòu)都有專業(yè)的儀器設(shè)備和研究人員,可以說無論什么隕石我國(guó)的科學(xué)家都能鑒定和研究。
有機(jī)地球化學(xué)和古生物化學(xué)在過去十年的發(fā)現(xiàn)被用來評(píng)估有關(guān)隕石和寒武紀(jì)早期有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和意義。當(dāng)前科學(xué)觀點(diǎn)及其在生命系統(tǒng)起源和發(fā)展中的作用,對(duì)各種古代前寒武紀(jì)巖石和碳質(zhì)球粒隕石中所含的各種化學(xué)和有機(jī)結(jié)構(gòu)給出了一個(gè)關(guān)鍵的解釋。分析和鑒定這些巖石和隕石中所包含的有機(jī)物質(zhì),為我們提供了關(guān)于生命起源的線索,以及早期大氣層,水圈和早期生物系統(tǒng)的性質(zhì)和演化。
隕石科研
“稀有的隕石質(zhì)疑我們對(duì)太陽系的理解?!?nbsp;
來自每日科學(xué),ScienceDaily,2017年1月23日。隆德大學(xué)“稀有的隕石質(zhì)疑我們對(duì)太陽系的理解?!?nbsp;
Philipp R. Heck,Birger Schmitz,William F. Bottke,Surya S. Rout,Noriko T. Kita,Anders Cronholm,CélineDefouilloy,Andrei Dronov,F(xiàn)redrik Terfelt。奧陶紀(jì)時(shí)期常見的稀有隕石。自然天文學(xué),2017; 1:0035 DOI:10.1038 / s41550-016-0035
研究人員在四億七千萬年前掉落地球的43顆隕石中發(fā)現(xiàn)了特殊礦物。超過一半的礦物顆粒來自于今天的隕石流中完全未知或非常罕見的隕石。這些發(fā)現(xiàn)意味著我們可能需要修正我們目前對(duì)太陽系歷史和發(fā)展的理解。
這一發(fā)現(xiàn)證實(shí)了今年夏天提出的假設(shè),當(dāng)時(shí)瑞典隆德大學(xué)的地質(zhì)學(xué)教授Birger Schmitz透露說,他發(fā)現(xiàn)了他所說的“隕石” - 一種隕石恐龍。隕石被命名為?sterplana065,在瑞典利德雪平以外的采石場(chǎng)被發(fā)現(xiàn)?!皽缃^”一詞的使用是因?yàn)樗c眾不同的組成,與所有已知的隕石群不同,并且源自古代被毀的天體。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了這樣一個(gè)假設(shè):隕石的流動(dòng)與今天相比可能已經(jīng)完全不同于4.7億年前,因?yàn)榫哂羞@種成分的隕石不再落在地球上。
“新的研究結(jié)果證實(shí)了這一假設(shè),我們的新研究基于43顆與?sterplana065一樣古老的微隕石,顯示當(dāng)時(shí)的流動(dòng)實(shí)際上是截然不同的,到目前為止我們一直認(rèn)為太陽系是穩(wěn)定的,因此,預(yù)計(jì)在整個(gè)太陽系歷史上同樣類型的隕石已經(jīng)落在地球上,但是現(xiàn)在我們已經(jīng)意識(shí)到事實(shí)并非如此?!氨葼枴な┟艽恼f。
Birger Schmitz與他在隆德大學(xué),芝加哥大學(xué)和威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的同事一起進(jìn)行了這項(xiàng)研究。結(jié)果是意外的。比爾·施密茨相信,太陽系歷史上迄今為止還不為人知的一件事,卻是近5億年前發(fā)生的事。他還強(qiáng)調(diào),這項(xiàng)新的研究表明,有可能對(duì)太陽系發(fā)生的變化進(jìn)行高度詳細(xì)的重建。
Birger Schmitz說:“我們現(xiàn)在可以重現(xiàn)不僅是地球而且是整個(gè)太陽系的晚期歷史,這個(gè)新報(bào)告的科學(xué)價(jià)值比去年夏天的科學(xué)價(jià)值還要高。
重建隕石流的方法是在特殊建立的隆德天文地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的。在研究與隕石一起落在地球上的礦物顆粒(氧化鉻)時(shí),研究人員使用不同的酸來溶解古代海底的幾噸沉積物。隨后對(duì)鉻氧化物進(jìn)行分析以確定其組成和氧同位素。這使得我們有可能確定這種紋理來自哪種類型的隕石。
來自澳大利亞國(guó)立大學(xué)2015年4月13日
對(duì)隕石的化學(xué)組成進(jìn)行的一項(xiàng)新的分析,幫助科學(xué)家研究了地球何時(shí)形成層狀。一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組的研究證實(shí),地球的第一塊地殼是在45億年前形成的。隕石中的稀有元素鉿和l在礦物鋯石中起源于太陽系早期。
一個(gè)由國(guó)際科學(xué)家組成的研究小組證實(shí),地球的第一塊地殼是在四十五億年前形成的。該團(tuán)隊(duì)測(cè)量了太陽系早期發(fā)現(xiàn)的隕石中礦物鋯石中稀有元素鉿和l的含量。
“含有鋯石的隕石是罕見的,我們一直在尋找一個(gè)古老的隕石與大鋯石,約50微米長(zhǎng),包含足夠的鉿的精密分析,”Yuri Amelin(尤里·梅林)博士說,它自澳大利亞國(guó)立大學(xué)(ANU)地球科學(xué)研究院。 “偶然之間,我們找到了一個(gè)經(jīng)銷商出售的碎石碎片,這正是我們想要的。我們相信它起源于小行星灶神星,曾經(jīng)厲過一次巨大的沖擊。
地球內(nèi)部的熱量和壓力將數(shù)十億年的化學(xué)成分層狀混合在一起,因?yàn)槊芏雀叩膸r石會(huì)沉淀下來,密度更小的礦物質(zhì)會(huì)上升到地表,這就是分化的過程。
Amelin博士表示,確定層面形成的方式和時(shí)間取決于在分化之前了解形成地球的原始材料的組成。他說:“隕石是形成所有星球的原始物質(zhì)殘余物?!暗?,在圍繞太陽運(yùn)行的五十億年里,它們還沒有行星級(jí)別的力量改變它們的組成?!痹搱F(tuán)隊(duì)精確測(cè)量了隕石中鉿-176和鉿-177的同位素比率,為地球成分提供了起點(diǎn)。然后,研究小組能夠結(jié)合與地球上最古老的巖石進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)化學(xué)成分已經(jīng)被改變,證明大約45億年前,地球表面已經(jīng)形成了一個(gè)地殼。
來自拜羅伊特大學(xué)2017年6月23日
拜羅伊特大學(xué)的一個(gè)研究小組找到了一個(gè)長(zhǎng)期以來關(guān)于月球和火星隕石組成的明顯矛盾的解釋。漢堡的德國(guó)電子同步加速器(DESY),格勒諾布爾的歐洲同步輻射裝置(ESRF)以及里昂和維也納的研究伙伴合作,由LeonidDubrovinsky教授領(lǐng)導(dǎo)的拜羅伊特科學(xué)家能夠證明隕石是如何在狹窄空間的礦物中形成的,它們的形成條件是非常不同的。這些發(fā)現(xiàn)現(xiàn)已在“自然通訊”雜志上發(fā)表為隕石研究提供了新的動(dòng)力。
以上為方石英Ⅺ的晶體結(jié)構(gòu)模型,這在以前從未在其他材料中發(fā)現(xiàn)過。這種方石英的高壓相由兩層(綠色和藍(lán)色)組成,每層由Si 2 O組成。
當(dāng)小行星或彗星與月球或火星碰撞時(shí),會(huì)導(dǎo)致高壓和高溫,在撞擊點(diǎn)突然改變巖石。經(jīng)過改變的石塊通常會(huì)彈射到地球。這些隕石中有許多令科學(xué)家感到困惑,主要有兩個(gè)原因:
首先,它們含有Seifertite,一種在極端壓力下由二氧化硅(SiO 2)形成的礦物。產(chǎn)生如此高的壓力的小行星和彗星撞擊必須非常強(qiáng)烈,以至于它們會(huì)融化或破壞月球和火星上的大片巖石。然而,研究并沒有表明這種災(zāi)難曾經(jīng)發(fā)生過。
其次,Seitertite常常被發(fā)現(xiàn)就在礦物方石英旁邊,由二氧化硅在相當(dāng)?shù)偷膲毫ο滦纬伞?/p>
拜羅伊特巴伐利亞實(shí)驗(yàn)地球化學(xué)和地球物理研究所(BGI)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)成功地解釋了這種奇怪的隕石成分。漢堡的PETRA III和DESY以及格勒諾布爾的歐洲同步輻射裝置(ESRF)使研究人員能夠?qū)⒎绞悠繁┞对趶?qiáng)烈的輻射和高達(dá)83千兆帕斯卡的高壓下,這相當(dāng)于地球壓力的82萬倍大氣層。X射線的衍射圖案說明了礦物在各種壓力下如何改變。他們發(fā)現(xiàn)了靜水壓力與靜水壓力之間存在著至關(guān)重要的差別,靜水壓力是從各個(gè)方向壓縮礦物的強(qiáng)度相同,而非靜水壓力是礦物壓縮不均勻造成的強(qiáng)烈張力。
高的非靜水壓力將方石英轉(zhuǎn)變成了Seifertite - 即使它比由二氧化硅直接形成Seifertite所需要的極高的壓力還要弱。但是,當(dāng)方石英暴露在高壓下,其靜水壓力的均勻性稍有不同,就形成了一種新的晶體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)方石英XI在硅酸鹽中從未觀察到。一旦“準(zhǔn)靜水壓”壓力降低,方石英就恢復(fù)到原來的結(jié)構(gòu)。
這些發(fā)現(xiàn)提示了隕石之謎的一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案:隕石中包含的硒鐵礦不一定是對(duì)月球和火星產(chǎn)生巨大影響的極端影響的產(chǎn)物。由于方英石在較低但仍非常高的非流體靜壓的情況下,它可以形成,而不是更嚴(yán)重的影響。
Bayerisches Geoinstitut(BGI)的Ana?ernok博士解釋說:“與Seifertite接壤的方晶石可以解釋為在方石英XI減壓的作用下形成的;后者僅在準(zhǔn)靜水壓力下暫時(shí)形成”。
杜布羅夫斯基強(qiáng)調(diào),這一新發(fā)現(xiàn)對(duì)于隕石研究至關(guān)重要:“方石英和塞芬葉石之類的礦物本身并不能讓人們對(duì)隕石的形成作出任何明確的結(jié)論,我們的測(cè)量結(jié)果表明,不同的起源也很清楚,除了高壓和高溫之外,還有另外一個(gè)在隕石分析中更重要因素被認(rèn)為:即壓力變化引起的機(jī)械張力(有時(shí)非常高)巖石結(jié)構(gòu)上的區(qū)域”。
參考期刊:Ana?ernok,Katharina Marquardt,Razvan Caracas,Elena Bykova,Gerlinde Habler,Hanns-Peter Liermann,Michael Hanfland,Mohamed Mezouar,Ema Bobocioiu,Leonid Dubrovinsky。α-方英石的壓縮路徑,方石英XI的結(jié)構(gòu),以及對(duì)于艾葉石形成的理解。Nature Communications,2017; 8:15647 DOI:10.1038 / ncomms15647
來自歐陽自遠(yuǎn) ?伍 周景量《礦物愛好者隕石專題》
對(duì)隕石從宇宙空間以高速墜落穿過大氣圈的速度、溫度、壓力、動(dòng)能和軌跡進(jìn)行研究,有助于了解宇宙飛船返回地球時(shí)的溫度、壓力狀態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡、著陸條件、飛船外殼熱的擴(kuò)散以及合金的機(jī)械強(qiáng)度等。隕石墜落后,表面生成薄層狀融殼,研究融殼的礦物成分、結(jié)構(gòu)構(gòu)造,能了解隕石或合金穿過大氣圈時(shí)熱的擴(kuò)散速度和大氣的消裂作用。隕石體的的礦物與化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)構(gòu)造的研究,有助于了解隕石的形成條件與過程、天體演化的特征和地球內(nèi)部的狀態(tài)。對(duì)隕石中微量元素及穩(wěn)定同位素豐度變異的研究,能說明隕石與地球成因的一致性。對(duì)隕石中約有50種宇宙成因核的研究,能了解高能核反應(yīng)的某些特點(diǎn)、宇宙線的成分、通量、能譜、時(shí)間和空間上的分布。對(duì)隕石的絕對(duì)年齡、宇宙年齡及據(jù)地年齡的研究,不僅能闡明地球年齡,而且還能恢復(fù)隕石體的的原始形狀,了解大氣消裂及宇宙輻射的影響深度。
來自柯作楷《礦物愛好者隕石專題》
對(duì)比隕石的礦物和化學(xué)成分與小行星反射光譜的成分?jǐn)?shù)據(jù),以及探測(cè)器的實(shí)物取樣對(duì)比研究,已經(jīng)證實(shí):大多數(shù)隕石的母體來源于火星與木星之間的小行星帶。如1970年1月3日在美國(guó)奧克拉荷馬的LOST CITY記錄了一顆火流星,隨后找到了一顆普通球粒隕石。經(jīng)計(jì)算,這顆隕石的軌道外推到火星和木星之間的小行星帶,由于與地球軌道相交而進(jìn)入地球的引力場(chǎng)中成為隕石。
上圖中,LOST CITY隕石來源的計(jì)算軌道,innisfree farmington pribram dhajala lost city為隕石名稱和依據(jù)這些隕石的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出來的軌道。其中mercury(水星) venus(金星) sun(太陽) earth(地球) mars(火星) asteroid belt(小行星帶) jupiter(木星)
來自徐偉彪《天外來客-隕石》
比如對(duì)1969年2月8日在墨西哥降落的碳質(zhì)球粒隕石-Allende的研究成果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了花費(fèi)了百億美元獲得的“阿波羅”的月巖樣品。40多年來,全世界各國(guó)科學(xué)家發(fā)表了24000多篇研究Allende的論文,并獲得了一系列重大科學(xué)成果。
在Allende隕石中發(fā)現(xiàn)的“難熔包體”,揭示了太陽系內(nèi)存在氧同位素的異常,找到了太陽系早期滅絕核素的殘留物,確定了太陽系的精確年齡為45.67億年,并發(fā)現(xiàn)了多種新的稀有礦物。見下圖Allende-CV3碳質(zhì)球粒隕石
在美國(guó)亞利桑那州發(fā)現(xiàn)的巴林杰隕石坑(BARRINGER)和CANYOU DIABLO隕石在科學(xué)史上有量大重要貢獻(xiàn):1953年加州理工學(xué)院的克萊爾??穫?。帕特森教授通過測(cè)定CANYOU DIABLO鐵隕石中的鉛的同位素組成,首次精確計(jì)算出地球的年齡約為45.5正負(fù)0.7億年,該數(shù)據(jù)目前仍然被公認(rèn)為最佳地球形成年齡;另外CANYOU DIABLO隕石中的隕硫鐵被廣泛用作硫同位素的國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。見下圖
1969年9月28日在澳大利亞MURCHISON(默奇森)降落的CM碳質(zhì)球粒隕石中發(fā)現(xiàn)了多種有機(jī)物,有些對(duì)地球生命起源有指導(dǎo)意義,非常珍貴。見下圖
1976年9月13日降落在我國(guó)貴州省清鎮(zhèn)縣境內(nèi)的清鎮(zhèn)隕石,是世界上收集到的唯一一塊沒有經(jīng)過地球風(fēng)化作用的高度非平衡型頑輝球粒隕石(EH3型)。清鎮(zhèn)隕石內(nèi)含有大量輪廓清晰的球粒,還含有一系列非常特殊的不透明礦物,如隕硫鈣礦、硫鎂礦、硫鈉鉻礦、硫鐵銅鉀礦。隕硫鈣礦石是地球上沒有的,甚至不出現(xiàn)在其它隕石中,但是它溶于水,易風(fēng)化。清鎮(zhèn)隕石中的鐵紋石富含硅,非常特殊。見下圖(楊可欣供圖)
1986年4月15日降落在湖北隨州市的隨州隕石非常特別。隨州隕石是L6型普通球粒隕石,內(nèi)部富含沖擊熔融脈,在其中發(fā)現(xiàn)了多種高壓礦物,包括兩種新礦物:涂氏磷鈣石和謝氏超晶石。見下圖
現(xiàn)存于上海極地研究中心,由我國(guó)第19次南極科考隊(duì)2013年1月4號(hào)在南極格羅夫山脈發(fā)現(xiàn)的GRV020090火星隕石,它的結(jié)晶年齡約為2億年,證明了火星上存在較年輕的火山活動(dòng)。
被科學(xué)家跟蹤的2008TC3小行星
2008TC3是人類首次發(fā)現(xiàn)、跟蹤、并準(zhǔn)確預(yù)報(bào)近地小行星撞擊地球的時(shí)間和地點(diǎn),最終收回小行星樣品(ALMAHATA SITTA隕石)意義非凡。這次預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)更好的保護(hù)地球,預(yù)防近地小行星可能對(duì)地球帶來的撞擊危害有著重要意義。見下圖
光說科學(xué)價(jià)值感覺枯燥了吧,下面我們談?wù)勅绾伪鎰e隕石。有很多陸地巖石在不具備隕石特征的情況下正規(guī)的科研院所為了節(jié)省時(shí)間是不會(huì)接受化驗(yàn)分析的。下面是南京紫金山天文臺(tái)徐偉彪老師提出的鑒別隕石的方法,如果你有疑似隕石樣品需要送交分析檢測(cè)部門檢測(cè),需要提供以下幾個(gè)檢測(cè)結(jié)果:
1、樣品中有沒有圓形的硅酸鹽顆粒?
2、球粒中有哪些主要礦物?
3、球粒中的主要礦物的化學(xué)成分是什么?
4、樣品中有沒有鐵紋石和鎳紋石?有多少?
5、鐵紋石和鎳紋石的化學(xué)成分是什么?
6、樣品中有沒有橄欖石、輝石、長(zhǎng)石?有多少?
7、橄欖石、輝石、和長(zhǎng)石的主要元素化學(xué)成分是什么?
8、橄欖石、輝石、和長(zhǎng)石的微量元素化學(xué)成分是什么?
有了以上這些分析數(shù)據(jù),就能確定疑似樣品是球粒隕石、無球粒隕石、石鐵隕石或鐵隕石。
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