天外来客的化学密码

天外来客的化学密码薛斌

（本文删节版刊载于《知识就是力量》2021年第4期）（转自微信公众号“化无止境”）

不知你是否听说过《超人》、《流星花园》、《来自星星的你》这些当年“热搜”级别的影视剧，或许你对故事主人公看到流星划过夜空时马上闭眼许愿的情节记忆犹新，或许你也能随口哼出“陪你去看流星雨…”的旋律来。是的！这些流行元素有着一个共同的特点，那就是对来自浩瀚宇宙的神秘“客人”情有独钟。其实，在遥远的古代，人类就注意到了这些从天而降的不速之客，比如距今2500多年前的我国古书《春秋》和《左传》上就有相关的记载。并且，人类对于这些天外来客的好奇心从未泯灭过。

随着近代科学技术的不断发展，人类逐渐撩开了这些天外来客的神秘面纱。我们知道，根据万有引力定律，宇宙空间的任何物质之间都会有相互作用，当行星碎片和宇宙尘埃等质量较小的物质接近质量较大的地球时，会受到吸引落向地球表面，这一过程中它们会与地球大气层产生剧烈的摩擦而发光发热，这就是流星现象，而没有燃烧殆尽最终做客地球的就是陨石。流星现象几乎每天都在发生，那么为什么似乎我们绝大多数人都没有遇到过陨石呢？这是因为有幸落到地面的陨石大约只占流星总量的1%，而且地球上有着广阔的海洋、高山、沙漠和森林，我们人类都很难涉足，因此在日常接触的环境中发现陨石的机会是微乎其微的。正因为如此，陨石更激起了人们的猎奇心理。于是就有人去野外探险寻找陨石，在互联网上也有专门的论坛去探讨陨石知识甚至交易陨石。

在科学家眼中，陨石是天体化学研究的重要领域。这些天外来客携带着重要的化学密码，可以帮助我们了解小行星带、月球、火星以及其他星体的化学组成和物理化学环境，推测星体年龄，探究生命前期的化学演化，预测行星被撞击的后果，还可以用以探索太阳系形成的奥秘。在研究的过程中，科学家发现陨石在化学元素种类上与太阳、地球和月亮等太阳系天体并无二致，但是化学元素的分布是有差别的。早期曾根据化学成分将陨石分为石陨石、铁陨石和石铁陨石三大类。顾名思义，石陨石的主要成分类似石头，以含硅、氧、镁、铝、钙等元素的硅酸盐为主；铁陨石的主要成分类似铁块，以金属铁和镍元素为主；石铁陨石则是“石头”和“铁块”大约各占一半。目前人类已经收集得到的陨石中最多的是石陨石，其次是铁陨石，而石铁陨石只占很小一部分。现在较为常用的陨石分类的方式是把陨石划分为球粒陨石的一大类和包含无球粒陨石、铁陨石以及石铁陨石在内的另一大类。

球粒陨石

球粒陨石是一种最常见的陨石类型，含有球状粒子构造，化学成分上属于石陨石。通常，球粒陨石所含的球粒直径范围在0.1到1毫米之间，比较大的球粒也可达几个毫米，清晰可辨。球粒所含的矿物类型和包裹这些球粒的基质是基本相同的。一般认为，球粒陨石是在太阳系形成早期由太阳星云凝聚而产生的最原始的物质。因此研究球粒陨石对了解太阳系的起源具有非常意义。

迄今发现的最大的球粒陨石是于1976年3月8日下午发生在吉林省吉林市的陨石雨事件中坠落的“吉林一号”陨石，质量为1770千克。此外，值得一提的还有碳质球粒陨石，这种陨石富含包括氨基酸、卟啉、嘌呤、嘧啶、烷烃和芳香烃等在内的多种有机成分。研究碳质球粒陨石可以为了解生命前期有机物的形成和演化提供重要信息，进而帮助人类揭开生命起源之谜。

分异型陨石

无球粒陨石、铁陨石和石铁陨石统称为分异型陨石，是在太阳星云的“分异”阶段形成的。所谓“分异”是指太阳系形成早期行星凝聚长大过程中发生的化学元素分馏和凝聚的现象。这一过程中硅酸盐所含的较轻元素上浮形成行星的外壳，铁和镍等较重的元素下沉形成行星的内核。无球粒陨石就是硅酸盐经过熔融和重结晶过程使得球粒完全消失了。而铁陨石来自从铁-镍内核，石铁陨石则是行星外壳和内核的交界部分。

当今世界上最大的铁陨石是纳米比亚的“戈巴（Hoba）”，质量约为60吨。

我国最大的铁陨石是在新疆阿勒泰地区青河县发现的“银骆驼”，质量约为28吨，现在存放在新疆地质矿产博物馆内，是世界第三大铁陨石。

人类先民早就注意到了铁陨石，并用这种“天然”铁块来制作武器和器具。我国商代古墓中就曾出土过由铁陨石锻制的铁刃铜钺。无怪乎金庸在武侠小说中把由陨铁打造的玄铁重剑描绘的那么神秘和强大了。

玻璃陨石

玻璃陨石一种特殊的块状玻璃物质，呈黑色、棕黑色或浅绿色，尺寸较小，我国古书上称之为“雷公墨”，在海南岛和雷州半岛上有分布。与其它陨石在全球范围分布不同，玻璃陨石则存在于东南亚-澳大利亚、象牙海岸、捷克-斯洛伐克-奥地利和北美等四个特定区域。不同散落区玻璃陨石的化学成分略有差异，中国玻璃陨石的主要成分是二氧化硅，含量通常在70%到80%之间，其次是氧化铝，含量在10%到20%之间，此外还含有铁、钙、镁、钠、钾、钛等元素。玻璃陨石的成因迄今还是一个谜，较为合理的一种解释是天体物质撞击地球后由地球岩石产生，因此它的名字里虽有陨石二字，但又不完全是天外来客，可以说是“天地合一”。

新鲜出炉的青海玉树流星坠落事件

2020年12月23日7时25分左右，有网友拍摄到青海玉树的火流星。当时一颗巨大的火球冲向地面，人们能感到强烈震感，同时凌晨的夜空被照如白昼。我国地震台网记录到了这次陨石坠落事件，确认震源位于东经96.59度，北纬32.36度，即青海省玉树藏族自治州囊谦县和玉树县交界区域。随后我国科学家经过科学分析初步确定此次坠落的陨石来自位于太阳系小行星带的一颗直径约为6.5米、质量约为430吨的阿波罗型近地小行星。这颗小行星在坠落的过程中曾发生多次爆炸，大部分物质烧蚀殆尽，但坠落地面部分预计仍可达10吨左右。据网络报道，已经有人员前往坠落区域搜寻这块陨石，但是截至目前，还没有找到它的报道，可见即使是体量庞大的陨石，在人迹罕至的区域寻找起来也不是一件容易的事情。期待这块“新鲜出炉”的陨石早日被发现，并给我们带来更多关于太阳系小行星的知识。

图片取自网络。