05.19 关于神秘的天外来客,这些真相你都知道吗?

据外媒SlashGear报道,近日科学家发现一块称为Almahata Sitta ureilite achondritic的陨石中充满了钻石。这颗陨石实际上是在2008年坠落在地球上,但揭示其内容的研究在本周才发布。该研究表明,这块太空碎片不久充满了钻石,它还充满了来自一颗未知行星的钻石,这可能是我们太阳系遥远过去的一部分。

关于神秘的天外来客,这些真相你都知道吗?

Almahata Sitta来自小行星2008 TC3,其于2008年在苏丹努比亚沙漠降坠落。这里研究的碎片大部分是由橄辉无球粒陨石组成,岩石来自原始的橄辉无球粒陨石母体。原始的橄辉无球粒陨石母体前1000万年在我们自己的太阳系的中产生了某种撞击。

我们的太阳系在大约46亿年前开始形成 - 这意味着这块岩石非常古老。为了研究这段历史,研究人员(仔细地)使用透射电子显微镜对Almahata Sitta ureiteite陨石的一部分进行了研究。在这项研究中,他们发现了钻石。

尽管如此,钻石可能与戒指中的钻石不同。这些钻石含有铬铁矿、磷酸盐和铁镍硫化物包裹体 - 所有这些都指向钻石只能超过20吉帕斯卡(GPa)的压力下形成。由于这些元素及其含义,研究人员假设橄辉无球粒陨石母体的体积介于水星和火星之间。

“由于它们的稳定性、机械强度和熔化温度,钻石通常以包裹体的形式封装和捕集矿物和熔化物,”Farhang Nabiei等人的研究表明。“在地面钻石中,这允许估计钻石形成的深度,并确定在该深度样品的组成和岩石学。因此,橄辉无球粒陨石母体内部形成的钻石可能会保存有关其尺寸和成分的宝贵信息。”

自然的力量:陨石侵袭

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外星人侵略地球的桥段经常在好莱坞大片中上演,但是外星的“人”是不是真的存在还有待考察,但是外星来的“石头”可是真的不少。这些“石头”乘着“流星体”而来,被称为陨石。

陨石(meteorites) 是从外层空间落到地球上的固体物质。质量从几克到几吨。陨石和流星( meteor) 都来自流星体( meteoroid) ,当流星体足够大并经受住大气层的严峻考验落到地面,即为陨石。那些经不起大气层的考验没有落地就已被消耗殆尽者称为流星。流星只能给人类描绘一幅壮观的图画而不能提供岩石的记录。

陨石的成因和起源

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我们的太阳系形成于46 亿年前星际尘埃和气体崩溃时,最古老的陨石样品保留着这一过程的信息。留在星云中的宇宙尘埃和气体成为行星的原始物质材料的一部分。起初,星云尘埃聚集在一起形成小的松散结合尘埃球。在太阳星云的某些部位这些尘埃球遇到强烈的高温事件而被融化,形成熔融硅酸盐和金属液滴(像熔岩) 。地质学家HenryClifton Sorby 首先用显微镜来观察这些液滴,形容它们像火雨。由于高温事件,星云中熔融的小液滴迅速冷却形成毫米级大小的岩石球体,即为球粒( chondrules) 。含有这些球粒的陨石被称为球粒陨石。有时在太阳星云中气温上升如此之高使得尘埃开始蒸发,留下难熔点残留物。在其他时候,气温又变得很低,星云气体中新的尘埃开始凝聚。随着时间的推移,球粒、蒸发残留物和冷凝物相互碰撞,互相堆积,形成星云沉积物,并最终形成较大的天体,称为星子 ( planetesimals) ( 直径几十千米) 。我们最原始的陨石样品就是这些复杂但原始的星云( 前行星) 物质的混合物。在许多情况下,这些陨石是非常原始的,它们包含有太阳星云中热演化后的残留的星际尘埃的痕迹。

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原始陨石的母体小行星体在太阳系内部占了一大部分。这些遥远的物质的分布显然是不均一的,且受到不同程度的热改造。因此,太阳星云不同位置的陨石的母体,具有略有不同的化学和结构特性。原始球粒陨石的三个主要类型反映了这些变化,它们是碳质球粒陨石、顽火辉石球粒陨石和非平衡的普通球粒陨石。

在某些情况下,由岩石( 可能是冰) 构成的星子继续吸积而变成更大的行星体。这些行星体的温度开始大幅度增加,某种程度上由于它们在吸积增长过程中受到撞击而有能量的储存。也许更重要的是,外部厚厚积累的物质与行星体内部产生热绝缘,阻止了内部放射性物质自然产生的热辐射进入太空。它们也可能是通过从太阳或星云内部延展过来的磁场相互作用而被加热。这些因素导致行星体内部温度升高,并上升到足够高使原始的球粒陨石物质发生变质,导致矿物重结晶。这些发生变质作用的球粒陨石被称为平衡型球粒陨石 ( equilibrated chondrites) ,因为变质过程中原始矿物不同的化学成分被均一化。在其他地方,气温变得很高使星子的原始物质完全融化,从而能够形成岩浆房和其他岩浆活动的特征。通过岩浆活动产生的陨石被称为无球粒陨石,它们不包含球粒,为分异型陨石。在这种情况下,行星体一般都足够大,有很大的引力场。熔融导致成分分异,富含金属铁的密度比硅酸盐岩浆大很多,它们可以从熔融的母体中发生分离,形成被硅酸盐外壳包裹的高密度的富铁的核。这个过程与地球内部的分异非常相似,这就是铁陨石为什么被认为类似于地核。另一类石铁陨石是富铁金属和硅酸盐的均质混合物,可能代表行星体的核幔边界处的样品。

发现陨石的历史

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最早有关陨石坠落的记载是在公元前1478年,在希腊的Crete岛。我国最早的陨石记录是公元前650年。陨石从天空落下常伴有白炽的火光和轰鸣的响声,景象极其壮观。1976年3月8日陨落的中国吉林陨石中有迄今为止世界上最大的一颗石陨石,质量为1750kg。1986年4月18日在湖北随州落下的也是一颗石陨石,我国科学家都对它们作了详细的研究。

研究陨石意义重大

它们自己来到地球,不需任何费用,所以有人戏称“陨石是穷人的宇宙探测器”。天文学家借助分光镜证明整个宇宙都是由相同元素组成的,因此,无论对陨石的成因持哪种观点( 恒星溅射、行星溅射、星云集结、彗星凝聚、太阳偶尔甩出、类地行星火山爆发等) ,但必须承认的一个重要事实是,太阳系中存在有与地壳中任何岩石都不相同的岩石,这使得陨石研究引起了人们的重视。而这种物质正是天文学、岩石学、地球物理学共同认为的类似地球内部的组成物质。”

如何鉴别陨石

陨石如此重要,那么,当我们发现一块岩石,如何鉴定它是否为陨石呢? 通常可以从以下几方面考虑。

√外表熔壳: 陨石在陨落地面以前要穿越稠密的大气层,在穿越过程中陨石会与大气发生摩擦产生高温,使其表面发生熔融而形成一层薄薄的熔壳。因此,新降落的陨石表面都有一层黑色的熔壳,厚度约为1mm;

√表面气印: 由于陨石与大气流之间的相互作用,陨石表面还会留下许多气印,就像手指按下的手印;

√内部金属: 铁陨石和石铁陨石内部由高含量的金属铁组成,这些铁的镍含量很高( 5% ~ 10%) ,球粒陨石内部也有金属颗粒,在新鲜断裂面上能看到细小的金属颗粒;

√磁性: 正因为大多数陨石含有铁,所以95%的陨石都能被磁铁吸住;

√球粒: 大部分陨石是球粒陨石( 占总数的90%) ,这些陨石中有大量毫米级的硅酸盐球体,称为球粒,在球粒陨石的新鲜断裂面上能看到圆形的球粒;

√密度: 铁陨石的密度为8g /cm3,远远大于地球上一般岩石的密度,球粒陨石由于含有少量金属,其密度也较大。

陨石分为哪几种

石陨石( stony meteorites)

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外貌类似地球岩石,主要成分是硅酸盐矿物(橄榄石、辉石等),次要成分有铁、镍等金属物质。石陨石可进一步根据其中是否含有球粒划分为球粒陨石和无球粒陨石两类。

球粒陨石(chondrites) : 又可以根据元素特点及岩石类型进行详细的划分,并可归结为碳质球粒陨石(carbonaceous chondrites,即C-chondrites ) 、普通球粒陨石( ordinarychondrites) 和顽辉石球粒陨石( enstatitechondrites) 。根据对上述陨石的化学成分的研究表明: 碳质球粒陨石除了H、He、N、O 和惰性气体元素外,其他元素的丰度代表了太阳系原始的物质组成。普通球粒陨石中易挥发性元素有不同程度的损失。大部分陨石是球粒陨石( 占总数的91. 5%) ,其中普通球粒陨石最多( 占总数的80%) 。球粒陨石的特点是其内部含有大量毫米到亚毫米大小的硅酸盐球体。球粒陨石是太阳系内最原始的物质,是从原始太阳星云中直接凝聚出来的产物,它们的平均化学成分代表了太阳系的化学组分。世界上最大的石陨石是1976 年3 月8 日陨落在我国吉林省的吉林普通球粒陨石,其中1 号陨石质量约1770kg。

无球粒陨石( achondrites) : 矿物成分及结构构造与地球岩石相似,它们不含球粒,也没有金属相。一般认为如果从陨石物质中减去亲铁元素剩下的物质就相当于地球上的地幔物质。也就是说非球粒相当于镍和铁聚集在母体中心之后剩下来的物质。这类陨石较稀少,包括一些珍贵的月球和火星陨石,仅占总数的3. 3%,详细分类可查阅有关天体化学方面的教材。

铁陨石( iron meteorites)

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外貌类似铁块,主要由铁镍合金组成,还有微量的碳硫和磷。合金可分为两个相: 低镍的α相( 又称铁纹石) ,高镍的γ相( 又称镍纹石) 。铁陨石的进一步分类可以根据结构特征,或微量元素Ni、Ga 和Ge 的含量。Ga 和Ge 在铁陨石中的含量很低,但由于它们具挥发性,因而对铁陨石形成时太阳星云的温度和压力极为敏感,而且对以后发生的岩浆过程很不敏感,这样往往可以反映出铁陨石形成时的最原始状态。这类陨石也较少,占总数的4.6%。目前已发现的最大的铁陨石在纳米比亚的Hoba,1928年发现,总质量( 含周围风化物质) 为73t。

石铁陨石( stony-ironmeterites)

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其中的镍铁合金含量与硅酸盐含量大致相等,可以看作上述两类陨石的中间类型。石铁陨石通常又被分为橄榄陨铁和中铁陨石,其中橄榄陨铁较常见。橄榄陨铁中铁镁硅酸盐晶体往往镶嵌于金属基质中。中铁陨石则可能是没有成因联系、不同物质来源的混合物,常含有长石和含钙辉石组成的岩石角砾。石铁陨石在自然界很少,不足1%。无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石统称为分异陨石,它们是由球粒陨石经高温熔融分异和结晶的产物,代表了小行星内部不同层次的样品。这些小行星的内部结构与地球相似,分三层,中心为铁核( 铁陨石) ,中间为石铁混合幔层( 石铁陨石) ,外部是石质为主的壳层 ( 无球粒石陨石) 。

如何确定陨石的来源或母体

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来源确定: 分异陨石一般是大行星( 月球、火星等) 的,未分异的陨石一般是小行星带的。分异陨石母体确定方法: 详细研究陨石的结构、矿物组成、元素和同位素组成,将这些结构和成分特征与已知的月球岩石和火星岩石进行对比。不同天体的同位素组成不同,通过对比即可帮助识别。

分异陨石的主要来源是月球、火星和小行星带中的部分小行星( 如灶神星) 。其他天体来源很少: 水星离地球太远,很难捕获到来自它的陨石。金星有非常稠密的大气层,一般的撞击事件无法使来自金星的岩石飞越其大气层。其他类木行星不会产生陨石,它们的石质卫星也离地球太远,一般的撞击事件无法使其溅射物飞入地球轨道而被捕获。


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