關於神祕的天外來客,這些真相你都知道嗎?

據外媒SlashGear報道,近日科學家發現一塊稱為Almahata Sitta ureilite achondritic的隕石中充滿了鑽石。這顆隕石實際上是在2008年墜落在地球上,但揭示其內容的研究在本週才發佈。該研究表明,這塊太空碎片不久充滿了鑽石,它還充滿了來自一顆未知行星的鑽石,這可能是我們太陽系遙遠過去的一部分。

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Almahata Sitta來自小行星2008 TC3,其於2008年在蘇丹努比亞沙漠降墜落。這裡研究的碎片大部分是由橄輝無球粒隕石組成,岩石來自原始的橄輝無球粒隕石母體。原始的橄輝無球粒隕石母體前1000萬年在我們自己的太陽系的中產生了某種撞擊。

我們的太陽系在大約46億年前開始形成 - 這意味著這塊岩石非常古老。為了研究這段歷史,研究人員(仔細地)使用透射電子顯微鏡對Almahata Sitta ureiteite隕石的一部分進行了研究。在這項研究中,他們發現了鑽石。

儘管如此,鑽石可能與戒指中的鑽石不同。這些鑽石含有鉻鐵礦、磷酸鹽和鐵鎳硫化物包裹體 - 所有這些都指向鑽石只能超過20吉帕斯卡(GPa)的壓力下形成。由於這些元素及其含義,研究人員假設橄輝無球粒隕石母體的體積介於水星和火星之間。

“由於它們的穩定性、機械強度和熔化溫度,鑽石通常以包裹體的形式封裝和捕集礦物和熔化物,”Farhang Nabiei等人的研究表明。“在地面鑽石中,這允許估計鑽石形成的深度,並確定在該深度樣品的組成和岩石學。因此,橄輝無球粒隕石母體內部形成的鑽石可能會保存有關其尺寸和成分的寶貴信息。”

自然的力量:隕石侵襲

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外星人侵略地球的橋段經常在好萊塢大片中上演,但是外星的“人”是不是真的存在還有待考察,但是外星來的“石頭”可是真的不少。這些“石頭”乘著“流星體”而來,被稱為隕石。

隕石(meteorites) 是從外層空間落到地球上的固體物質。質量從幾克到幾噸。隕石和流星( meteor) 都來自流星體( meteoroid) ,當流星體足夠大並經受住大氣層的嚴峻考驗落到地面,即為隕石。那些經不起大氣層的考驗沒有落地就已被消耗殆盡者稱為流星。流星只能給人類描繪一幅壯觀的圖畫而不能提供岩石的記錄。

隕石的成因和起源

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我們的太陽系形成於46 億年前星際塵埃和氣體崩潰時,最古老的隕石樣品保留著這一過程的信息。留在星雲中的宇宙塵埃和氣體成為行星的原始物質材料的一部分。起初,星雲塵埃聚集在一起形成小的鬆散結合塵埃球。在太陽星雲的某些部位這些塵埃球遇到強烈的高溫事件而被融化,形成熔融硅酸鹽和金屬液滴(像熔岩) 。地質學家HenryClifton Sorby 首先用顯微鏡來觀察這些液滴,形容它們像火雨。由於高溫事件,星雲中熔融的小液滴迅速冷卻形成毫米級大小的岩石球體,即為球粒( chondrules) 。含有這些球粒的隕石被稱為球粒隕石。有時在太陽星雲中氣溫上升如此之高使得塵埃開始蒸發,留下難熔點殘留物。在其他時候,氣溫又變得很低,星雲氣體中新的塵埃開始凝聚。隨著時間的推移,球粒、蒸發殘留物和冷凝物相互碰撞,互相堆積,形成星雲沉積物,並最終形成較大的天體,稱為星子 ( planetesimals) ( 直徑幾十千米) 。我們最原始的隕石樣品就是這些複雜但原始的星雲( 前行星) 物質的混合物。在許多情況下,這些隕石是非常原始的,它們包含有太陽星雲中熱演化後的殘留的星際塵埃的痕跡。

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原始隕石的母體小行星體在太陽系內部佔了一大部分。這些遙遠的物質的分佈顯然是不均一的,且受到不同程度的熱改造。因此,太陽星雲不同位置的隕石的母體,具有略有不同的化學和結構特性。原始球粒隕石的三個主要類型反映了這些變化,它們是碳質球粒隕石、頑火輝石球粒隕石和非平衡的普通球粒隕石。

在某些情況下,由岩石( 可能是冰) 構成的星子繼續吸積而變成更大的行星體。這些行星體的溫度開始大幅度增加,某種程度上由於它們在吸積增長過程中受到撞擊而有能量的儲存。也許更重要的是,外部厚厚積累的物質與行星體內部產生熱絕緣,阻止了內部放射性物質自然產生的熱輻射進入太空。它們也可能是通過從太陽或星雲內部延展過來的磁場相互作用而被加熱。這些因素導致行星體內部溫度升高,並上升到足夠高使原始的球粒隕石物質發生變質,導致礦物重結晶。這些發生變質作用的球粒隕石被稱為平衡型球粒隕石 ( equilibrated chondrites) ,因為變質過程中原始礦物不同的化學成分被均一化。在其他地方,氣溫變得很高使星子的原始物質完全融化,從而能夠形成岩漿房和其他岩漿活動的特徵。通過岩漿活動產生的隕石被稱為無球粒隕石,它們不包含球粒,為分異型隕石。在這種情況下,行星體一般都足夠大,有很大的引力場。熔融導致成分分異,富含金屬鐵的密度比硅酸鹽岩漿大很多,它們可以從熔融的母體中發生分離,形成被硅酸鹽外殼包裹的高密度的富鐵的核。這個過程與地球內部的分異非常相似,這就是鐵隕石為什麼被認為類似於地核。另一類石鐵隕石是富鐵金屬和硅酸鹽的均質混合物,可能代表行星體的核幔邊界處的樣品。

發現隕石的歷史

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最早有關隕石墜落的記載是在公元前1478年,在希臘的Crete島。我國最早的隕石記錄是公元前650年。隕石從天空落下常伴有白熾的火光和轟鳴的響聲,景象極其壯觀。1976年3月8日隕落的中國吉林隕石中有迄今為止世界上最大的一顆石隕石,質量為1750kg。1986年4月18日在湖北隨州落下的也是一顆石隕石,我國科學家都對它們作了詳細的研究。

研究隕石意義重大

它們自己來到地球,不需任何費用,所以有人戲稱“隕石是窮人的宇宙探測器”。天文學家藉助分光鏡證明整個宇宙都是由相同元素組成的,因此,無論對隕石的成因持哪種觀點( 恆星濺射、行星濺射、星雲集結、彗星凝聚、太陽偶爾甩出、類地行星火山爆發等) ,但必須承認的一個重要事實是,太陽系中存在有與地殼中任何岩石都不相同的岩石,這使得隕石研究引起了人們的重視。而這種物質正是天文學、岩石學、地球物理學共同認為的類似地球內部的組成物質。”

如何鑑別隕石

隕石如此重要,那麼,當我們發現一塊岩石,如何鑑定它是否為隕石呢? 通常可以從以下幾方面考慮。

√外表熔殼: 隕石在隕落地面以前要穿越稠密的大氣層,在穿越過程中隕石會與大氣發生摩擦產生高溫,使其表面發生熔融而形成一層薄薄的熔殼。因此,新降落的隕石表面都有一層黑色的熔殼,厚度約為1mm;

√表面氣印: 由於隕石與大氣流之間的相互作用,隕石表面還會留下許多氣印,就像手指按下的手印;

√內部金屬: 鐵隕石和石鐵隕石內部由高含量的金屬鐵組成,這些鐵的鎳含量很高( 5% ~ 10%) ,球粒隕石內部也有金屬顆粒,在新鮮斷裂面上能看到細小的金屬顆粒;

√磁性: 正因為大多數隕石含有鐵,所以95%的隕石都能被磁鐵吸住;

√球粒: 大部分隕石是球粒隕石( 佔總數的90%) ,這些隕石中有大量毫米級的硅酸鹽球體,稱為球粒,在球粒隕石的新鮮斷裂面上能看到圓形的球粒;

√密度: 鐵隕石的密度為8g /cm3,遠遠大於地球上一般岩石的密度,球粒隕石由於含有少量金屬,其密度也較大。

隕石分為哪幾種

石隕石( stony meteorites)

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外貌類似地球岩石,主要成分是硅酸鹽礦物(橄欖石、輝石等),次要成分有鐵、鎳等金屬物質。石隕石可進一步根據其中是否含有球粒劃分為球粒隕石和無球粒隕石兩類。

球粒隕石(chondrites) : 又可以根據元素特點及岩石類型進行詳細的劃分,並可歸結為碳質球粒隕石(carbonaceous chondrites,即C-chondrites ) 、普通球粒隕石( ordinarychondrites) 和頑輝石球粒隕石( enstatitechondrites) 。根據對上述隕石的化學成分的研究表明: 碳質球粒隕石除了H、He、N、O 和惰性氣體元素外,其他元素的丰度代表了太陽系原始的物質組成。普通球粒隕石中易揮發性元素有不同程度的損失。大部分隕石是球粒隕石( 佔總數的91. 5%) ,其中普通球粒隕石最多( 佔總數的80%) 。球粒隕石的特點是其內部含有大量毫米到亞毫米大小的硅酸鹽球體。球粒隕石是太陽系內最原始的物質,是從原始太陽星雲中直接凝聚出來的產物,它們的平均化學成分代表了太陽系的化學組分。世界上最大的石隕石是1976 年3 月8 日隕落在我國吉林省的吉林普通球粒隕石,其中1 號隕石質量約1770kg。

無球粒隕石( achondrites) : 礦物成分及結構構造與地球岩石相似,它們不含球粒,也沒有金屬相。一般認為如果從隕石物質中減去親鐵元素剩下的物質就相當於地球上的地幔物質。也就是說非球粒相當於鎳和鐵聚集在母體中心之後剩下來的物質。這類隕石較稀少,包括一些珍貴的月球和火星隕石,僅佔總數的3. 3%,詳細分類可查閱有關天體化學方面的教材。

鐵隕石( iron meteorites)

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外貌類似鐵塊,主要由鐵鎳合金組成,還有微量的碳硫和磷。合金可分為兩個相: 低鎳的α相( 又稱鐵紋石) ,高鎳的γ相( 又稱鎳紋石) 。鐵隕石的進一步分類可以根據結構特徵,或微量元素Ni、Ga 和Ge 的含量。Ga 和Ge 在鐵隕石中的含量很低,但由於它們具揮發性,因而對鐵隕石形成時太陽星雲的溫度和壓力極為敏感,而且對以後發生的岩漿過程很不敏感,這樣往往可以反映出鐵隕石形成時的最原始狀態。這類隕石也較少,佔總數的4.6%。目前已發現的最大的鐵隕石在納米比亞的Hoba,1928年發現,總質量( 含周圍風化物質) 為73t。

石鐵隕石( stony-ironmeterites)

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其中的鎳鐵合金含量與硅酸鹽含量大致相等,可以看作上述兩類隕石的中間類型。石鐵隕石通常又被分為橄欖隕鐵和中鐵隕石,其中橄欖隕鐵較常見。橄欖隕鐵中鐵鎂硅酸鹽晶體往往鑲嵌於金屬基質中。中鐵隕石則可能是沒有成因聯繫、不同物質來源的混合物,常含有長石和含鈣輝石組成的岩石角礫。石鐵隕石在自然界很少,不足1%。無球粒隕石、石鐵隕石和鐵隕石統稱為分異隕石,它們是由球粒隕石經高溫熔融分異和結晶的產物,代表了小行星內部不同層次的樣品。這些小行星的內部結構與地球相似,分三層,中心為鐵核( 鐵隕石) ,中間為石鐵混合幔層( 石鐵隕石) ,外部是石質為主的殼層 ( 無球粒石隕石) 。

如何確定隕石的來源或母體

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來源確定: 分異隕石一般是大行星( 月球、火星等) 的,未分異的隕石一般是小行星帶的。分異隕石母體確定方法: 詳細研究隕石的結構、礦物組成、元素和同位素組成,將這些結構和成分特徵與已知的月球岩石和火星岩石進行對比。不同天體的同位素組成不同,通過對比即可幫助識別。

分異隕石的主要來源是月球、火星和小行星帶中的部分小行星( 如灶神星) 。其他天體來源很少: 水星離地球太遠,很難捕獲到來自它的隕石。金星有非常稠密的大氣層,一般的撞擊事件無法使來自金星的岩石飛越其大氣層。其他類木行星不會產生隕石,它們的石質衛星也離地球太遠,一般的撞擊事件無法使其濺射物飛入地球軌道而被捕獲。


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