天外來客的化學(xué)密碼薛斌

（本文刪節(jié)版刊載于《知識(shí)就是力量》2021年第4期）（轉(zhuǎn)自微信公眾號(hào)“化無止境”）

不知你是否聽說過《超人》、《流星花園》、《來自星星的你》這些當(dāng)年“熱搜”級(jí)別的影視劇，或許你對(duì)故事主人公看到流星劃過夜空時(shí)馬上閉眼許愿的情節(jié)記憶猶新，或許你也能隨口哼出“陪你去看流星雨…”的旋律來。是的！這些流行元素有著一個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是對(duì)來自浩瀚宇宙的神秘“客人”情有獨(dú)鐘。其實(shí)，在遙遠(yuǎn)的古代，人類就注意到了這些從天而降的不速之客，比如距今2500多年前的我國古書《春秋》和《左傳》上就有相關(guān)的記載。并且，人類對(duì)于這些天外來客的好奇心從未泯滅過。

隨著近代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類逐漸撩開了這些天外來客的神秘面紗。我們知道，根據(jù)萬有引力定律，宇宙空間的任何物質(zhì)之間都會(huì)有相互作用，當(dāng)行星碎片和宇宙塵埃等質(zhì)量較小的物質(zhì)接近質(zhì)量較大的地球時(shí)，會(huì)受到吸引落向地球表面，這一過程中它們會(huì)與地球大氣層產(chǎn)生劇烈的摩擦而發(fā)光發(fā)熱，這就是流星現(xiàn)象，而沒有燃燒殆盡最終做客地球的就是隕石。流星現(xiàn)象幾乎每天都在發(fā)生，那么為什么似乎我們絕大多數(shù)人都沒有遇到過隕石呢？這是因?yàn)橛行衣涞降孛娴碾E石大約只占流星總量的1%，而且地球上有著廣闊的海洋、高山、沙漠和森林，我們?nèi)祟惗己茈y涉足，因此在日常接觸的環(huán)境中發(fā)現(xiàn)隕石的機(jī)會(huì)是微乎其微的。正因?yàn)槿绱耍E石更激起了人們的獵奇心理。于是就有人去野外探險(xiǎn)尋找隕石，在互聯(lián)網(wǎng)上也有專門的論壇去探討隕石知識(shí)甚至交易隕石。

在科學(xué)家眼中，隕石是天體化學(xué)研究的重要領(lǐng)域。這些天外來客攜帶著重要的化學(xué)密碼，可以幫助我們了解小行星帶、月球、火星以及其他星體的化學(xué)組成和物理化學(xué)環(huán)境，推測(cè)星體年齡，探究生命前期的化學(xué)演化，預(yù)測(cè)行星被撞擊的后果，還可以用以探索太陽系形成的奧秘。在研究的過程中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)隕石在化學(xué)元素種類上與太陽、地球和月亮等太陽系天體并無二致，但是化學(xué)元素的分布是有差別的。早期曾根據(jù)化學(xué)成分將隕石分為石隕石、鐵隕石和石鐵隕石三大類。顧名思義，石隕石的主要成分類似石頭，以含硅、氧、鎂、鋁、鈣等元素的硅酸鹽為主；鐵隕石的主要成分類似鐵塊，以金屬鐵和鎳元素為主；石鐵隕石則是“石頭”和“鐵塊”大約各占一半。目前人類已經(jīng)收集得到的隕石中最多的是石隕石，其次是鐵隕石，而石鐵隕石只占很小一部分?，F(xiàn)在較為常用的隕石分類的方式是把隕石劃分為球粒隕石的一大類和包含無球粒隕石、鐵隕石以及石鐵隕石在內(nèi)的另一大類。

球粒隕石

球粒隕石是一種最常見的隕石類型，含有球狀粒子構(gòu)造，化學(xué)成分上屬于石隕石。通常，球粒隕石所含的球粒直徑范圍在0.1到1毫米之間，比較大的球粒也可達(dá)幾個(gè)毫米，清晰可辨。球粒所含的礦物類型和包裹這些球粒的基質(zhì)是基本相同的。一般認(rèn)為，球粒隕石是在太陽系形成早期由太陽星云凝聚而產(chǎn)生的最原始的物質(zhì)。因此研究球粒隕石對(duì)了解太陽系的起源具有非常意義。

迄今發(fā)現(xiàn)的最大的球粒隕石是于1976年3月8日下午發(fā)生在吉林省吉林市的隕石雨事件中墜落的“吉林一號(hào)”隕石，質(zhì)量為1770千克。此外，值得一提的還有碳質(zhì)球粒隕石，這種隕石富含包括氨基酸、卟啉、嘌呤、嘧啶、烷烴和芳香烴等在內(nèi)的多種有機(jī)成分。研究碳質(zhì)球粒隕石可以為了解生命前期有機(jī)物的形成和演化提供重要信息，進(jìn)而幫助人類揭開生命起源之謎。

分異型隕石

無球粒隕石、鐵隕石和石鐵隕石統(tǒng)稱為分異型隕石，是在太陽星云的“分異”階段形成的。所謂“分異”是指太陽系形成早期行星凝聚長大過程中發(fā)生的化學(xué)元素分餾和凝聚的現(xiàn)象。這一過程中硅酸鹽所含的較輕元素上浮形成行星的外殼，鐵和鎳等較重的元素下沉形成行星的內(nèi)核。無球粒隕石就是硅酸鹽經(jīng)過熔融和重結(jié)晶過程使得球粒完全消失了。而鐵隕石來自從鐵-鎳內(nèi)核，石鐵隕石則是行星外殼和內(nèi)核的交界部分。

當(dāng)今世界上最大的鐵隕石是納米比亞的“戈巴（Hoba）”，質(zhì)量約為60噸。

我國最大的鐵隕石是在新疆阿勒泰地區(qū)青河縣發(fā)現(xiàn)的“銀駱駝”，質(zhì)量約為28噸，現(xiàn)在存放在新疆地質(zhì)礦產(chǎn)博物館內(nèi)，是世界第三大鐵隕石。

人類先民早就注意到了鐵隕石，并用這種“天然”鐵塊來制作武器和器具。我國商代古墓中就曾出土過由鐵隕石鍛制的鐵刃銅鉞。無怪乎金庸在武俠小說中把由隕鐵打造的玄鐵重劍描繪的那么神秘和強(qiáng)大了。

玻璃隕石

玻璃隕石一種特殊的塊狀玻璃物質(zhì)，呈黑色、棕黑色或淺綠色，尺寸較小，我國古書上稱之為“雷公墨”，在海南島和雷州半島上有分布。與其它隕石在全球范圍分布不同，玻璃隕石則存在于東南亞-澳大利亞、象牙海岸、捷克-斯洛伐克-奧地利和北美等四個(gè)特定區(qū)域。不同散落區(qū)玻璃隕石的化學(xué)成分略有差異，中國玻璃隕石的主要成分是二氧化硅，含量通常在70%到80%之間，其次是氧化鋁，含量在10%到20%之間，此外還含有鐵、鈣、鎂、鈉、鉀、鈦等元素。玻璃隕石的成因迄今還是一個(gè)謎，較為合理的一種解釋是天體物質(zhì)撞擊地球后由地球巖石產(chǎn)生，因此它的名字里雖有隕石二字，但又不完全是天外來客，可以說是“天地合一”。

新鮮出爐的青海玉樹流星墜落事件

2020年12月23日7時(shí)25分左右，有網(wǎng)友拍攝到青海玉樹的火流星。當(dāng)時(shí)一顆巨大的火球沖向地面，人們能感到強(qiáng)烈震感，同時(shí)凌晨的夜空被照如白晝。我國地震臺(tái)網(wǎng)記錄到了這次隕石墜落事件，確認(rèn)震源位于東經(jīng)96.59度，北緯32.36度，即青海省玉樹藏族自治州囊謙縣和玉樹縣交界區(qū)域。隨后我國科學(xué)家經(jīng)過科學(xué)分析初步確定此次墜落的隕石來自位于太陽系小行星帶的一顆直徑約為6.5米、質(zhì)量約為430噸的阿波羅型近地小行星。這顆小行星在墜落的過程中曾發(fā)生多次爆炸，大部分物質(zhì)燒蝕殆盡，但墜落地面部分預(yù)計(jì)仍可達(dá)10噸左右。據(jù)網(wǎng)絡(luò)報(bào)道，已經(jīng)有人員前往墜落區(qū)域搜尋這塊隕石，但是截至目前，還沒有找到它的報(bào)道，可見即使是體量龐大的隕石，在人跡罕至的區(qū)域?qū)ふ移饋硪膊皇且患菀椎氖虑?。期待這塊“新鮮出爐”的隕石早日被發(fā)現(xiàn)，并給我們帶來更多關(guān)于太陽系小行星的知識(shí)。


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