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在南极走了整整8天,我终于亲眼看到星星落在地球上的样子|林杨挺

来源:南通新闻网 发布时间:2021-08-19 浏览次数:

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文章泉源:格致论道讲坛

“虽然我一直做陨石研究,但那也是我第一次亲眼看到星星掉落在地球上的样子。”

林杨挺

中国科学院地质与地球物理研究所研究员

人人好,我是林杨挺,很喜悦能和人人聊一聊陨石的隐秘和地外天下的故事。

若是在晴朗的夜晚瞻仰星空,有时刻我们可以看到流星划过。在碰着流星雨的时刻,年轻人一样平常喜欢竞赛谁看到的流星更多。

2001年狮子座流星雨

现实上,流星和陨石之间是没有关系的。流星是宇宙中很小的灰尘,它在高速穿过地球大气层的历程中,因摩擦而发光发烧。因此,大部门流星都被燃烧了,只有很小一部门可能会残留下来。若是想要寻找这些流星的灰尘,最好是到大气层外面去,好比在空间站上搜集。

火流星

陨石与火流星有关。火流星是突入大气层的小行星,它以每秒十几公里甚至二十公里的速率撞击地球,在穿过地球大气层时因高速摩擦会形成一个火团。由于火流星往往对照大,没有燃烧完全的部门掉落到地上被我们捡到,这就是我们说的陨石。

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若何区分真假陨石?

从陨石的下降历程中,我们可以知道,陨石区别于地球岩石的一个特征:它在高温燃烧历程中,外面熔融并快速冷却而形成了一层玻璃,我们称之为熔壳。

真陨石

外面的这层玻璃厚异常薄,仅约一毫米,和陨石内部完全差异,以是很好区分。另外,这层玻璃往往会龟裂成多边形,时间长后会异常显著。

我们经常会收到一些兴趣者寄来的所谓陨石,其中大部门是假的。有些寄来的样品外面虽然有“熔壳”,但现实上大部门是沙漠的一些石头的漆皮,这层漆皮与内部组分是延续的。另外,另有一部门是玄色的铁矿石,也不是真正的陨石。

熔壳是陨石最主要的特征,本质上是外面的一层玻璃。大部门熔壳是玄色的,但有少少数异常特殊,出现出像玉石般漂亮的绿色。

也许90%的陨石含有金属颗粒。我们知道金属是很容易生锈的,以是去除熔壳的陨石内部因素常显示为浓淡纷歧、锈迹斑斑的褐色。这也是判定大部门陨石的主要特征。

球粒陨石

除了金属因素,陨石中另有一些很小、很圆的石质球体。它是在没有重力的条件下熔融形成的,以是形态异常圆,我们称之为球粒,具有球粒的陨石称之为球粒陨石

除此之外,另有一些人人可能对照熟悉的、由金属组成的陨石,叫做铁陨石。在乌鲁木齐新疆地质矿产博物馆前,摆着一块我国最大的铁陨石――新疆铁陨石

新疆铁陨石

若是从铁陨石上切割下来一块并打磨抛光,然后用很稀的酸来侵蚀外面,会发生不均一的花纹。

这个花纹现实上是由于两种差其余铁镍合金中镍含量差异,因此其抗侵蚀性纷歧样,就会泛起这种花纹。这需要上百万年的时间逐步冷却才气形成,以是在实验室中是没有设施仿制的。

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你见过陨石坠落吗?

我适才讲了火流星,若是火流星落地之后马上被人们捡到,我们称之为眼见下降型陨石。

上图是昔时欧阳自远院士率领研究职员,在吉林考察我国最著名的一块石陨石,那也是天下上最大的石陨石雨,其中最大的一块快要1.8吨。

眼见下降型陨石异常希罕。由于它刚刚掉下来就被捡到了,以是它很新鲜。在我国有一些很著名的眼见陨石,包罗1976年坠落在贵州省的清镇陨石、1983年坠落在陕西省的宁强陨石,以及含有高压矿物的随州陨石和岩庄陨石。现在我国捡到的著名字的眼见陨石也许只有67块,照样异常少的。

一样平常情形下,陨石都坠落在人烟希罕的地方,但少数情形下会砸到人、汽车甚至砸到人家里。

2008年,在北京距清东陵约3km的一个叫兴隆泉的小墟落里,也发生了一次陨石坠落事宜。这间屋子的女主人脱离沙发没多久,一个陨石直接砸穿房顶,打到沙发上,最后弹到床上。陨石在镜子上还留下擦痕,碎裂成几块,总重约3kg。这是异常希罕的事宜,而且很幸运,不仅没伤着人,还发了一笔财。

俄罗斯车里雅宾斯克陨石雨

人人可能还记得一条新闻,2013年,在俄罗斯发生了一起异常著名的车里雅宾斯克陨石雨事宜。陨石撞击的时刻,最大的一块陨石直接砸进湖里,碎块散落到很大的区域,网络到的样品总重量跨越1吨。此次陨石撞击的能量异常大,强烈的袭击波损毁了许多修建物,间接导致1000多人受伤。

小行星撞击地球虽然是很小概率的事宜,但有可能是大灾难。模拟盘算解释,若是小行星的直径跨越140米,那么陨石撞击会给一个区域带来灾难。若是是一公里以上的小行星撞击,就有可能导致全球性的灾难。

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走,去南极捡星星!

我们在地球上看到掉下来的陨石照样很少的,捡到有1300块左右。而现实上著名字的陨石也许有6万多块,大多数陨石我们并不知道它是什么时刻掉下来的。

那么,那里是捡陨石的好去向呢?南极!

人人都知道,南极不仅天气恶劣,而且有许多异常危险的地方,以是我们内陆队去南极内陆科考之前需要送行,要喝壮行酒。

第22次南极科考内陆队出征仪式(2005.12.23)

我们去距离中山站400多公里的南极格罗夫山,路上走了8天,在2005年的最后一天才到达营地。刚到营地的时刻,虽然我们队里11小我私人做的是林林总总的野外考察事情,但人人想到的第一件事就是去找星星。

第一个找到陨石的是机械师徐霞兴,他一找到陨石就赶快喊:“林先生,林先生,快过来”。虽然我一直做陨石研究,但那也是我第一次亲眼看到星星掉落在地球上的样子,以是那时对照激动。

第二天是2006年元旦,人人什么事情都不做了,把自己的考察论文都放到一边,第一件事照样找陨石。最后我们每小我私人都找到了陨石,我也亲自找到了第一块陨石,圆了我到南极找陨石的梦想。

上图中南极格罗夫山区域的地表是蓝荧荧的冰面,部门外面笼罩着雪,陨石在这个靠山下是异常显眼的,以是很好找。

由于在冰渍带有许多地球上的石头,以是找起来会对照费劲。但认准陨石的熔壳特征,照样很容易识别出来的。

2006年1月16日,我们有许多人都去做自己的考察事情了,只有4小我私人去找陨石。我们一共找到了600多块陨石,总重约19.2公斤,这是异常忧伤的。

黄色和红色符号示意发现陨石的位置,绿色符号示意营职位置

当地的卫星图显示,冰从右边往左流动,被山脉盖住了,而陨石大多漫衍在山脉的下游。绿色符号示意我们的宿营地,我们在一个地方事情竣事之后,再搬到下一个地方。在前往第七号营地的历程中,我们坐在车上盯着冰面看。当我们看到一个小黑点而且稳固的时刻,它可能不是阴影。以是我让队长停车,跑已往一看,果真发现了一块很漂亮的陨石,异常新鲜,有1斤半重。

在南极还会遇到许多难题,其中之一是白化天,天地白茫茫一片,不仅什么都看不见,还会失去偏向感。

最主要、最危险的是冰缝,由于冰缝被雪盖住了,现实上是看不见的,只有车子从上面轧已往才显露出来。若是是很大的冰缝,车子和人都市掉进去,一定就回不来了,这是异常危险的。这次由于有履历厚实的机械师徐霞兴和李金雁,以及队长琚宜太,以是照样对照平安的。

我们第一次到格罗夫山的时刻是异常危险的,只有5小我私人和1辆车,队长是刘小汉研究员。那时刻比我们这次更艰辛,危险也大得多。

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在南极生涯的主要问题是没有青菜吃,猪肉、牛肉、羊肉都冻得硬邦邦的,需要用斧砍。那时我们只带了一棵明了菜,就一直留着过春节包饺子的时刻才吃。

在南极内陆的58天里,人人的野外考察事情都完成了,还捡到了5354块陨石,都很喜悦,返程时也轻松了许多。

人人可能会问,是不是陨石都掉到南极去了,那里陨石许多,以是我们才都到南极去找?实在不是的。陨石掉在地球上哪个地方的概率是一样的,也许一年中一万平方公里的局限内会有几块,甚至更少一些。

南极陨石对照多的缘故原由有两个。一是南极异常冷、异常干,陨石是很怕水的,只有在很干的环境下才可以保留上百万年。二是陨石随着冰流动,在被山脉阻挡的地方停下来,强烈的风将冰吹没了,陨石就留了下来。以是,南极是找陨石最好的地方。

除了南极,找陨石的另一个好地方是沙漠。由于沙漠异常干,陨石在沙漠里保留十几万年也没有问题。然则沙漠中没有冰来搬运陨石,以是相对南极来说,陨石不会在沙漠中被集中到某一个地方。

我国西北,尤其新疆有大面积的沙漠。近年也陆续发现了较多的陨石,已命名的中国沙漠陨石有251块。

这些陨石是异常珍贵、稀罕的器械,若是我们发现了陨石之后,需要注重一些事项。

首先要从多个角度给陨石拍一些清晰的照片,纪录陨石掉在地上的样子。然后用GPS纪录地理坐标,另外还要纪录一下周边的地貌环境。稀奇注主要在干燥条件下保留陨石,保持密封状态,由于陨石怕水。许多人可能会用磁铁去吸陨石,但最好不要这么做,由于这会改变陨石的磁性。若是你确认是陨石,就不要这样做了。

另有很主要的一点,就是要尽快联系专业机构来帮你分类判定和命名。这需要提供不少于20克,或者20%重量的样品作为该陨石的标本。

与地球上的石头差其余是,每一块陨石都著名字,对没著名字的陨石做出来的研究功效是不能揭晓的。我们一样平常用发现地的地名来给陨石命名。若是像南极格罗夫山区域发现了那么多陨石,这时刻我们会用地名加时间的方式来命名,好比说GRV代表格罗夫山,02代表2002年,0090是它的编号。

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陨石从那里来?

人人可能会问,这么多块陨石都是从那里来的呢?全球发现的6万多块陨石大致可以分为三个泉源:小行星、月球和火星。

小行星在整个太阳系漫衍异常广,大多位于木星与火星之间的小行星带。掉到地球上的属于近地小行星,它们的轨道要与地球轨道相交。

大部门的小行星我们并不知道它的轨道,然则少量的小行星可以通过在三个位置,布设相机瞄准天空拍火流星,行使三角丈量的方式盘算出它的轨道,并凭证盘算出的位置去找陨石。借助这个设施,在德国异常著名的城堡――新天鹅堡就找到了一块陨石。左图中展示的都是我们已知的一些陨石的轨道,然则是很少的。

有一种陨石加倍特殊,这几年经常会有一些新闻,说某某编号的陨石什么时刻可能要近距离地和地球相交会。

2008年,有天文台观察到一个小行星,并盘算出它的轨道不是和地球近距离交会,而是直接撞到地球上。20个小时以后,这个小行星确实撞到了地球上,且在展望的位置找到了陨石。

红点示意在展望局限内乐成找到陨石的位置

这些陨石很特殊,包罗多种差其余类型。其中一种是橄辉无球粒陨石,它含有金刚石,异常坚硬,要切下拇指头那么一小块儿,就要破费一天的时间。

另外,另有在非洲沙漠找到的月球陨石、在2002年于格罗夫山找到的我国第二块火星陨石。

找那么多陨石有什么用呢?首先,对大部门人来讲,这是一份异常忧伤的、上天馈赠的礼物,这真是天上的星星。有少量陨石外观很漂亮,因此也是奇石兴趣者的珍藏品。

由于陨石异常稀罕,以是有一定的市场,但这方面还没有明确的执法、律例。在互联网上很容易查到一些陨石的生意价钱,以克为单元,从几美元到一两千美元每克,差异异常大。这主要取决于是什么类型,是不是异常希罕,它的科学价值是不是很大。

阜康橄榄陨铁

陨石最主要的价值在于科研,它们告诉我们,大阳系是若何形成的,各行星的演化历史等内容。差异类型的陨石,讲述的是纷歧样的故事。

大部门的陨石来自于小行星,我们又称它为太阳系的化石。通过它,我们可以熟悉太阳系是怎么从灰尘和气体的星云盘演酿成八大行星的。

除了科学研究之外,可能会有小行星撞击地球的危险,以是我们还需要通过研究它来监测、预警以及防御小行星撞击。

未来我们还会走向太空,不能什么器械都从地球上带已往,以是小行星也是未来异常主要的太空资源。

月球陨石则是另一个故事。现在我们的月球样品主要是阿波罗号采集并带回地球的,六次共采回382公斤月球样品。另外则是前苏联分三次从月球采回的300克样品。

月球陨石已找到400多块,总重600多公斤,跨越了阿波罗号采回的月球样品总重。

人类历史上确定的第一块月球陨石

1981年在南极找到了第一块月球陨石(ALH81005)。将这个陨石带回去之后,研究月球地质的科学家发现,它和阿波罗号采回的月岩样品完全一样,很快确定它就是月球陨石。

现实上,日本科学家更早从南极找到三块月球陨石,然则他们不熟悉,以是失去了第一个发现月球陨石的时机。

月球正面、后头的氧化铁含量漫衍图(黑点符号示意阿波罗号和月球号着陆点)

这张图通过对比月球正面和后头的氧化铁含量漫衍情形,我们可以发现月球组成是不平均的。阿波罗号和前苏联采回的月球样品,都是在月球正面很小的区域内。月球后头以及其它区域的月球组成,就需要通过月球陨石来进一步剖析研究。

我国的嫦娥三号落在了月球正面,嫦娥四号是人类历史上第一次落在月球的后头,而且是落在一个很大很深的撞击盆地内里。

去年有三次火星发射义务,划分是美国的毅力号、印度的希望号和我国的天问一号,三个火星探测器都是做遥感探测方面的事情,并不会带回火星样品。现在火星陨石是我们唯一能够获得的火星岩石样品。

现实上,火星陨石的发现很早,确认很晚。第一块火星陨石于1815年掉落在法国,那时只以为这块陨石很特殊,由于没有火星样品来对比,以是并不能确定它来自于火星。

我们可以通过丈量岩石的放射性同位素组成(如U同位素的衰变)来测定岁数。好比,现在火山喷发形成的石头的岁数是零,小行星的陨石岁数都是45亿年,月球岩石的岁数在30多至40多亿年。

这些火星陨石的岁数是13亿年,甚至是更年轻的2亿年。这说明它们来自一个比月球更大的天体,但仅仅凭证这一点,还不能确定它来自火星。

将这块火星陨石切开后,发现内里有玻璃质的黑点,这是小行星砸到火星上时高温条件下形成的玻璃,在玻璃中包裹有火星气体。它的剖析效果与1976年海盗号对火星大气的剖析效果完全一样,这就证实这个陨石确实来自于火星。

现在已经发现的火星陨石共有268块,重达200多公斤。我们对火星的熟悉很洪水平上依赖于对火星陨石的研究。

为什么人人那么体贴火星呢?许多人以为火星上有生命。1996年,美国NASA科学家还声称,在这块ALH 84001的火星陨石中找到生命存在的证据,并引发争论。现在基本以为之前的证据或是地球上的污染、或是样品制备历程人为发生的。

不管怎么说,对火星形貌等方面的探测发现,在火星上应该曾经存在过河流、湖泊甚至古海洋,而且现在在火星大气中也存在一些甲烷,也就是说火星至少曾经具备过知足生命存在的基本条件。正在举行的火星探测设计,以及未来的义务,都仍把生命的探测作为最主要的目的。

研究火星生命的另一途径是研究火星的环境转变,即判断它是否宜居,其中一个思绪是通偏激星陨石举行相关研究。

火星陨石的岩浆冷却之后,岩石与地下水相互作用,因此又纪录了这个时刻火星地下水的信息。这里我们体贴水的氢同位素组成,也就是D/H的比值。这个比值可以区分火星的水与地球上的水,相当于水的指纹

我们说火星以前有水,但现在外面上没有流动的水,因此有一部门水是逃进了太空。逃走的水越多,留下水的就越重,即D/H比值越大。因此,测出火星地下水的D/H比值很主要。

我们将火星陨石切开,磨成片来研究,发现其中有两处含水量对照高。其中一处是矿物中捕捉的岩浆,即玻璃质包裹体,另一处是含水矿物磷灰石

由于要剖析的样品异常小,我们使用了中科院地质与地球物理研究所的纳米离子探针装备。

这个仪器会形成一个异常细的,小到50纳米的一次离子束,去轰击样品的外面。轰出来的二次离子通过一个磁场时会发生偏转。质量小的偏转大,以是差异质量的离子就能脱离,然后用吸收器划分纪录信息的强弱,这样就能获得样品的水含量和D/H比值。

磷灰石的实验效果显示火星岩浆中水含量很低,也许是地球的十分之一,也就是说火星很干。玻璃包裹体反映了火星内部的水与火星地表水的夹杂效果。据此我们知道火星地表水的氢同位素组成很重,比地球大洋水重约7倍,说明有异常多的水逃离了火星。

我们以为在也许30亿年前火星地表有流水。火星逐渐变冷之后,一部门水跑掉了,一部门水酿成了地下冰川和冻土。若是两亿年前有岩浆喷发出来,带来的热量可以使地下冻土和冰川融化形成水,这可以提供一个有利于生命存在的环境。

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