今日元 / 基本知识 / “陨石”一枚生命的魔戒

在波澜壮阔的生命长卷中,有一个神奇的角色,“意外”地出现在生命起源和演化的各个篇章—它就是陨石。

地球生命如何起源?人类还无法回答。科学假说林林总总,其中一种就与陨石有关:科学家从和太阳一样古老的碳质球粒陨石中,发现了被誉为生命基石的氨基酸,而且其中一些种类从未在地球上发现过。也就是说,在地球诞生之前,这些氨基酸就已经随着陨石在太阳系中游荡—极大地开拓了科学家关于生命起源问题的思考和想象空间。

地球生命如何演化发展?科学家一直在思考全球灾变对进化的推动作用。陨石学家分析陨落地球的石铁陨石和铁陨石,发现它们其实是数十颗类地小行星的残骸—我们周围天体的毁灭性碰撞并不罕见。依据这一线索,科学家们发现地球上物种更替进化与地外物质的撞击有很强的关联,特别是6500万年前的一次小行星撞击很可能直接导致了包括恐龙在内的中生代物种大灭绝(大约70%的物种被彻底从地球上抹去)。而恐龙的意外灭绝,却赋予哺乳动物快速进化称霸地球的机会。天体撞击作为进化的推手,对地球生命是幸运,还是不幸呢?

生命来自何方,又去向何处?面对这个科学终极问题,陨石这枚生命的魔戒给了人类很多的启示。

Brenham橄榄陨铁

陨石之“王”

命名:Brenham橄榄陨铁

分类:石铁陨石PMG-an

发现时间:1882年

发现地点:美国堪萨斯州

标本重量:3250克

尺寸:164mm×229mm×85 mm

共同收藏:英国伦敦自然历史博物馆、美国华盛顿国家自然历史博物馆、美国纽约美国自然历史博物馆

太阳系类地行星和小行星母体为近似球粒陨石的松散岩石。在星体形成的过程中,融化的金属和硅酸盐质的岩石,就像不相溶的油和水,逐渐分成金属内核和硅酸盐幔。在核幔的过渡区域,铁镍合金和橄榄石发生混合。突如其来的剧烈天体碰撞,星核分崩离析,铁镍合金和橄榄石包裹体也一并被抛进宇宙空间,形成橄榄陨铁。

橄榄陨铁极为罕见,至今只发现了84次,再加上奇特的艺术形态、宝石级的橄榄晶体和不平凡的来历,它们被誉为“陨石之王”。更为重要的是橄榄陨铁的科研价值—人类至今无法直接研究地球内部构造,而天上掉下来的橄榄陨铁是研究我们脚下的地球的天然标本。

所展Brenham橄榄陨铁由差不多等量的宝石级橄榄石晶体和铁镍合金组成。它是世界上极少数有伴生陨石坑(10米量级)的陨石。陨石学上,Brenham 陨石还有里程碑式的历史意义。20世纪初Harvey H. Nininger(1887-1986)通过收集和研究Brenham陨石,成为世界上第一个职业研究陨石的人。在他之后,大量科学家开始专职研究陨石,使得本来只在科学角落里偶被问津的陨石,最终成为一个独立完善的科学分支。

太阳系的第一场“雪”

命名:NWA碳质球粒陨石(待编号)

分类:碳质球粒陨石CV3

发现时间:2009年

发现地点:摩洛哥

标本重量:8克

尺寸:38mm×31mm×3mm

在所有球粒陨石中,碳质球粒陨石最为原始。它们诞生于太阳发出光辉之前。当太阳系还是一个旋转着的尘埃和气体吸积盘时,球粒陨石就开始在其中诞生了。如今它们偶然落到地球上,给了我们一个了解幼年太阳系的机会。

太阳系起源于超新星爆发—母恒星彻底灰飞烟灭,抛射出的部分气体尘埃慢慢降温凝结成了今天的太阳系。而碳质球粒陨石堪称“太阳系的化石”,承载了“前太阳时代”的大量信息。炙热的太阳系气云首先产生的固态物质—富钙铝包体(简称CAI,见陨石上白色不规则部分)—被封印在CV3型等碳质球粒陨石上,我们因此知道了太阳系的准确年龄;在碳质球粒陨石形成过程中,各种奇异的氨基酸也混了进来。他们极大地拓展了人类对生命起源的理解。最原始的球粒陨石上还保留了大量太阳的母恒星爆炸瞬间形成的纳米钻石和其他微粒,能够帮助我们了解太阳的父辈。

触摸行星之“心”

命名:Gibeon铁陨石

分类:铁陨石IV5

发现时间:1836年

发现地点:纳米比亚大纳马夸兰地区

标本重量:121克

尺寸:91mm×65mm×3 mm

共同收藏:英国伦敦自然历史博物馆、美国华盛顿国家自然历史博物馆、意大利缪斯自然博物馆

铁陨石是远古小行星在数十亿年前碰撞碎裂后的核心遗物。和地球一样,一些身形庞大的小行星在形成过程中,较重的铁镍等元素向中心下沉,形成金属核心。后来因为天体碰撞碎裂,部分核心碎片落入地球成为铁陨石。

大部分铁陨石的剖面上具有交错纹理,是由镍含量不同的铁纹石和镍纹石二种矿物条带组成的花纹。在这些小行星形成的早期,熔融均一的液态铁镍星核以非常缓慢的速度凝固,铁镍两种原子先凝结成镍纹石,然后随温度降低,铁纹石沿一定方向析出,形成了这种纹理交错的维斯台登结构(Widmanstatten Sturctures)。小行星金属核的化学组成和冷却历史不同,因此形成这种交错纹理的宽度也不一样。

目前,世界上一共发现铁陨石995次。通过对这些铁陨石的化学元素分析,科学家确认它们来自超过60颗遭受毁灭性撞击的天体。

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