宇宙“隕石”科普研究

什麼是隕石?

是地球以外脫離原有運行軌道的宇宙流星或塵碎塊飛快散落到地球或其它行星表面的未燃盡的石質、鐵質或是石鐵混合的物質。

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隕石的形成

隕石在高空飛行時,表面溫度達到幾千度。在這樣的高溫下,隕石表面融化成了液體。後來由於低層比較濃密大氣的阻擋,他的速度越來越慢,融化的表面冷卻下來,形成一層薄殼叫“熔殼”。熔殼很薄,一般在1毫米左右,顏色是黑色或棕色的。在熔殼冷卻的過程中,空氣流動在隕石表面吹過的痕跡也保留下來,叫“氣印”。氣印的樣子很像在麵糰上按出的手指印。 熔殼和氣印是隕石表面的主要特徵。若是你看到的石頭或鐵塊的表面有這樣一層熔殼或氣印,那你可以立刻斷定,這是一塊隕石。但是落下來的年代較長的一些隕石,由於長期的風吹、日曬和雨淋,熔殼脫落了,氣印也就不易辨認出來了,但是那也不要緊,還有別的辦法來辨認。

石隕石的樣子很像地球上的岩石,用手掂量一下,會覺得它比同體積的岩石重些。石隕石一般都含百分之幾的鐵,有磁性,用吸鐵石試一試便會感到。如果仔細看看石隕石的斷面,會發現有不少的小的球粒。球粒一般有1毫米左右,也有大到2~3毫米以上的。90%以上的石隕石都有這樣的球粒,它們是隕石生成的時候產生的。是辨認石隕石的一個重要標記。鐵隕石的主要成分是鐵和鎳。其中,

90%左右,的含量一般在4~8%之間,地球上的自然鐵中鎳的含量一般不會有這麼多。

在鐵隕石上切割一個斷面,磨光後,用5%的硝酸酒精侵蝕,光亮的端面會呈現出特殊的條紋,像花格子一樣。這是因為鐵隕石本身成分分佈不均勻,有的地方含鎳量多些,有的地方少些,含鎳量多的部分,化學性質穩定,不易被酸腐蝕,而含鎳量少的部分受酸腐蝕後,變得粗糙無光澤,這樣就由這些亮的和暗的部分組成了花格子一樣的條紋。除了極少數含鎳量特多的隕石外,都會出現這些條紋。這是辨認鐵隕石的一個主要方法。 石鐵隕石極少見,由石和鐵組成,它含有大致相等的鐵和硅酸鹽礦物。

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礦物分類

1.碳化物類

【六方金剛石】顏色灰(含石墨引起),密度3.51g/cm3(計),N=2.41-2.42 ,產於隕石。

【氮鉻礦】化學分子式CrN,等軸晶系,形態粒狀,顏色紫,密度3.51g/cm3, 產於鐵隕石。

【硅磷鎳礦】化學分子式(Ni,Fe)5(Si,P),密度g/cm3, 產於隕石中,與閃鋅礦共生。

【巴磷鐵礦】化學分子式(Fe,Ni)2P,六方晶系,形態粒狀、帶狀,顏色白、淺藍,密度6.92g/cm3(計) 產於石鐵隕石(橄欖隕石)中,與隕鐵鎳石、隕硫鐵礦共生。

【碳鐵礦】化學分子式(Fe,Ni)23C6,等軸晶系,形態細微粒,密度7.70g/cm3 ,產於隕石中。

【隕氮鈦礦】化學分子式TiN,等軸晶系,形態細小八面體,顏色金黃,密度5.4g/cm3(計), 產於隕石中,與隕硫鈣礦共生。

2.硫化物等

【硫鉻礦】化學分子式Cr3S4,單斜晶系,顏色灰褐,密度4.12g/cm3 ,產於鐵隕石中。

【硫鎂礦】化學分子式(Mg,Fe,Mn)S,等軸晶系,形態粒狀,顏色灰,密度g/cm3 ,產於球粒隕石中,與鎳鐵礦、隕硫鐵礦共生。

【硫鈦鐵礦】化學分子式(Fe,Cr3+)1+x(Ti,Fe2+)2S4,單斜晶系,形態他形粒狀,顏色灰白,密度4.1g/cm3 產於頑火輝石、無球粒隕石中。

【隕硫鈣石】化學分子式CaS,等軸晶系,形態小球粒,顏色淺褐,密度2.58g/cm3 ,產於隕石中。

【隕硫鉻鐵礦】化學分子式FeCr2S4,等軸晶系,形態塊狀集合體,顏色黑,密度3.81g/cm3 ,產於隕石中,與隕硫鐵礦共生。

3.氧化物類

【鎂鐵鈦礦】化學分子式(Mg,Fe,)Ti TiO5,斜方晶系,形態反應邊、殘核狀,,密度g/cm3 ,產於月岩(玻基玄武岩)中,與鈦鐵礦共生。

【氧氮硅石】化學分子式SiN2O ,斜方晶系,形態粒狀集合體,顏色淺灰,密度2.84g/cm3(計),Nm=1.855,二軸(-),產於頑火輝石、球粒隕石中,與鎳鐵、斜長石、隕硫鐵、隕硫鈣石、易變輝石、鐵錳硫礦共生。

4.硅酸鹽類

【硅鉻鎂石】化學分子式NaMg2CrSi2O10,單斜晶系,形態半自形粒,顏色翠綠,密度3.38g/cm3,Nm=1.725,二軸(+) ,產於隕石中與銳鈦礦、石墨共生。

【鹼硅鎂石】化學分子式(Na,K)2Mg2(Mg,Fe)3[Si12O30],六方晶系,顏色無色,密度2.60-2.63g/cm3 ,No=1.537,一軸(+) ,產於頑火輝石、球粒隕石、鐵隕石中。

【鎂鐵榴石】化學分子式Mg3(Fe,Al,Si)2[SiO4]3,等軸晶系,形態細粒,顏色紫,密度4g/cm3, 產於隕石中,與隕尖晶石、橄欖石、針鐵礦、鐵紋石共生。

【鎳纖蛇紋石】化學分子式Ni6Si4O10(OH)8 ,形態細粒、片狀,顏色綠,密度g/cm3,N=1.565―1.603 ,產於隕石中,與石英、磷鎂鈣鎳礦、萊水碳鎳礦共生。

【寧靜石】化學分子式Fe8(Zn,Y)2Ti3Si3O24,六方晶系,形態片狀,顏色褐紅,密度g/cm3,N=2.12, 產於月岩(玄武岩)中,與隕硫鐵、三斜鐵輝石、方英石、鹼性長石共生。

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【尖晶橄欖石】化學分子式(Mg,Fe)[SiO4],等軸晶系,形態圓細粒,顏色紫、淺藍,密度3.90g/cm3(計) ,產於球粒隕石中。

【三斜鐵輝石】化學分子式Ca4Fe3[Si7O21] ,三斜晶系,形態細粒,顏色,密度3.68-3.76g/cm3,二軸(+),N=1.755 ,產於月岩(輝長岩、輝綠岩)中與單斜輝石、斜長石、鈦鐵礦共生。

【隕鐵大隅石】化學分子式(K,Na)2Fe2(Fe,Mg)3[Si12O30],六方晶系,形態細粒,顏色淺藍綠,密度2.87g/cm3(計),N=1.559-1.592, 產於球粒隕石中。

【隕鈉鎂大隅石】化學分子式NaMg2Al3[Al2Si10O30],六方晶系,形態塊狀,顏色無色,密度2.70g/cm3,No=1.536 ,產於鐵隕石中。

5.磷酸鹽類

【磷鎂石】化學分子式Mg2[PO4]2,單斜晶系,顏色無——白,密度2.80g/cm3,二軸(+), 產於石鐵隕石(橄欖隕鐵)中。

【磷鎂鈉石】化學分子式(Na,Ca,K)2(Mg,Fe,Mn)2[PO4]2 ,單斜晶系,形態粒狀、塊狀,顏色黃,密度2.9-3.0g/cm3,二軸(-),Nm=1.576 ,產於石隕石中,與銳鈦礦、白磷鈣石、鎂磷鈣鈉石、鈉長石共生。

【磷鈉鈣石】,化學分子式NaCa[PO4] ,斜方晶系,形態針狀、結核狀,顏色白,密度3.21g/cm3,二軸(―),Nm=10.610, 產於石鐵隕石中,與隕硫鐵共生。

【磷鎂鈣鈉石】化學分子式Na2CaMg[PO4]2 ,斜方晶系,形態粒狀,顏色無色,密度3.1g/cm3,二軸(―),Nm=1.605 ,產於石隕石中,與銳鈦礦、白磷鈣石、鎂磷鈣鈉石、鈉長石共生。

【磷鎂鈣礦】化學分子式Ca4(Mg,Fe)5[PO4]6,單斜晶系,形態塊狀,顏色淺紅——黃,密度3.15g/cm3,二軸(+),Nm=1.622 ,產於鐵隕石中與橄欖石共生。

隕石分類

1.石鐵隕石

石鐵隕石由鐵、鎳和硅、酸、鹽礦物組成,鐵鎳金屬含量30至65,這類隕石約佔隕石總量的1.2,故商業價值最高。該類隕石含鐵70%以上,其次為硅、鋁、鎳,主要礦物有錐紋石、鎳紋石、合紋石等,次要礦物為隕硫鐵、鉻鐵礦、石墨等。石鐵隕石根據起內部的主要成分和構造特點分為:橄欖石石鐵隕石(PAL)、中鐵隕石(MES)、古銅輝石——鱗石英石鐵隕石。

2.石隕石

石隕石上硅酸鹽礦物如橄欖石、輝石和少量斜長石組成,也含少量金屬鐵微粒,有時可達20以上。密度3至3.5。石隕石佔隕石總量的95%。1976年3月8日15時,吉林地區東西12公里,南北8公里,總面積500多平方公里的範圍內,降一場世界罕見的隕石雨。所收集到的隕石有200多塊,最大的1號隕石重1770公斤,名列世界單塊隕石重量之最。吉林隕石表面,有黑色、黑棕色熔殼和大小不等氣印。化學組成成分為Sio2佔37.2,Mgo2佔3.19 Fe佔28.43。主要礦物有貴橄欖石、古銅輝石、鐵紋石和隕硫鐵。次要礦物有單斜輝石、斜長石等。

石隕石根據起內部是否含有球粒結構又可分為兩類:球粒隕石、不含球粒隕石。球粒隕石根據化學-岩石學分類被分為:E、H、L、LL、C 五個化學群類。E群中鐵鎳金屬含量最高,形成在一個極端還原的環境中,其橄欖石和輝石中幾乎不含氧化鐵。C群中的鐵鎳金屬含量最低(或不含鐵鎳金屬成分),形成在一個相當氧化的環境中,其橄欖石和輝石中的氧化鐵含量比值最高。H、L、LL群的形成環境界於E群和C群之間,其特點也界於E群和C群之間。

無球粒隕石根據其氧化鈣含量的高低分為:貧鈣無球粒隕石、富鈣無球粒隕石兩個大類。貧鈣無球粒隕石中的氧化鈣含量小於等於3%。富鈣無球粒隕石中氧化鈣含量大於等於5%。

3.鐵隕石

鐵隕石中含有90%的鐵,8%的鎳。它的外表裹著一層黑色或褐色的1毫米厚的氧化層,叫熔殼。外表上還有許多大大小小的圓坑叫做氣印。此外還有形狀各異的溝槽,叫做熔溝。這些都是由於它們有隕落過程中與大氣劇烈摩擦燃燒而形成的。鐵隕石的切面與純鐵一樣,很亮。

鐵隕石約佔隕石總量的3℅。世界3號鐵隕石於19世紀末發現於我國新疆青河縣,大小為2.42×1.85×1.37,重約30噸。該隕鐵含鐵88.67℅,含鎳9.27℅。其中含有多種地球上沒有礦物,如錐紋石、鎳紋石等宇宙礦物。其中含鎳較高的鐵隕石通體黑綠,並泛黃,民間俗稱黑寶綠隕石,該隕石屬於隕石中的上品。

鐵隕石按其內部主要化學群的相對丰度和鎳含量分為:I(A、B、C)、II(A、B、C、D、E)、III(A、B、C、D、E、F);IV(A、B)四個大類。

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Muonionalusta

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1906年的瑞典曾經發現了一塊鎳鐵隕石,併為它取名為Muonionalusta。

精工手錶曾精心製作了一款名為《鐵臂阿童木隕石表》的工藝品,這款表的錶盤就是用高科技將這塊隕石切片後製成。這塊隕石的切面上有著天然、特殊的紋理即“維斯臺登構造”,在表面上呈現出來的花紋即時尚又古樸,這是當初行星冷卻時,每一百萬年冷卻一度形成的特殊結構,即八面體晶型結構。

德國斯圖加特大學的研究人員發現一尊有著1000年曆史的隕石佛像,重10公斤,高大約24釐米。實際上,一支納粹遠征隊早在1938年就發現了這尊佛像。研究發現這尊佛像由一塊罕見的鎳鐵隕石雕成。所代表的文化據信介乎佛教和前佛教時期的苯教文化之間,所刻畫的佛是毗沙門天王,即北方的多聞天王,在西藏被稱之為“藏巴拉”。鐵佛是已知唯一一尊使用隕石雕成的人形雕像,價值不可估量。

隕石坑

地球上已發現的撞擊隕石坑超過120個,大部分是2億年以內形成的。一般來說,更大的更老一些。一個靠加拿大安大略省薩德伯裡的隕石坑,其直徑有145千米。它大約有18億歲了。另一個唯一與它一樣年紀的隕石坑是在南非的費裡德堡。

加拿大擁有地球上殘存的大部分的隕石坑,儘管只有一個是老的。在魁北克的馬尼誇根湖的一個隕石坑大約有2.1億年的歷史,它注滿了雨水,已經形成了一個直徑74千米的湖,造成這個湖的隕石的直徑應該將近3千米。

地球上現存的最大的隕石坑來自於太陽系歷史中較近的時期。在亞利桑那州沙漠中的巴林格爾隕石坑是大約在3萬年以前由一個鐵隕星撞擊形成的。據估算,鐵隕星的直徑為60米,質量超過100萬噸。

世界上沒有爆炸的最大的隕石比起形成一些最大隕石坑的古老天體來要小得多。在非洲西南部納米比亞的霍巴西部隕鐵有60噸重,體積為2.75米×2.75米×1米。這可能是幾千年前落至地球的,但是沒有留下隕石坑。惟一合乎邏輯的解釋是它以一個很小的角度接近地球,導致它的速度比通常的情況要小很多。已知的第二大隕石重30噸,像最重的十大隕石一樣,主要是由鐵組成的。阿赫尼格亥託隕石或特恩特隕石於約1萬年前墜入格陵蘭的約克角。這最終成為約克角上愛斯基摩人的奇物,他們用隕石碎片製作魚叉的金屬頭。美國自然歷史博物館。每年落到地球上的隕石物質使地球增重大約1萬噸,大多隕石物質不比沙粒大。大到足以產生“火球”的隕石是很稀有的。全世界的民間傳說都充滿著“轟隆隆的雷石”的故事以及其他奇妙的自然現象。一些重大的隕石墜落事件都有記載,儘管直到19世紀人們才普遍相信隕石來自地球大氣圈之外。

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古生物滅絕

科學家認為約於6600萬年前落入地球的巨大隕星導致了地球上許多動植物的滅絕。這塊據估計直徑為10千米的隕星在白堊紀後期擊中了地球,這導致了恐龍的突然滅亡,這些巨大的爬行動物在統治地球長達數百萬年後,在接下來的第三紀中讓位於小型的哺乳動物。

全世界那個年代的土中不同尋常地富含銥元素。這種物質在地球上很稀有,但在隕石中含量豐富,所以粘土中的銥被認為是這次巨大的隕星撞擊釋放出來的。

巨大的隕星能以許多方式導致物種的滅絕。如果它落入海洋,會導致海嘯,巨大的潮汐海浪高達100米。一些研究表明海洋沖積層與在此時的巨浪的通過是一致的。

撞擊同樣能把大量的物質拋送入大氣層。這會阻攔太陽的光線,有礙植物的生長,進而影響以植物為生的動物。科學家知道那時有70%的生物絕種。白堊紀和第三紀交界時期同樣發現了大範圍的煤灰化石,有強烈衝擊特徵的礦物顆粒以及熔融岩石的小球體。巨大的隕石可以造出40千米深的隕石坑,這個深度足以穿透海洋或大陸的地殼層,導致大量的火山噴發。

不論是加拿大的薩德伯裡隕石坑,還是南非的費裡德堡隕石坑,有證據表明都曾引起火山噴發。大規模的火山活動能直接導致許多物種的滅絕。大範圍的火山噴發會增加大氣層中的灰塵,首先使一段時期的氣候持續變冷,然後逐漸導致相應的全球破壞性氣候變暖,最後是致命的酸雨。

我們都知道,恐龍是古代一種大型爬行動物,如果中生代末期它們不滅絕,那麼處於矇昧時代的古猿至少沒有機會變成現代的人。那麼恐龍是怎樣來滅絕的呢?科學家們發現,在白堊紀——第三邊界沉積層堆積著一層厚約幾十裡米的白色粉末,那是地球上極為罕見的氨基酸。因此,他們推斷:6500萬年前一顆直徑約10公里的隕石與地球相撞,撞擊後的巨大爆炸使大多數恐龍立刻死去,爆炸後的粉末籠罩在大地上空,數年之久,土溫驟變,致使恐龍無一倖存,而恐龍的滅絕卻給其它新生動物帶來了生機,比如哺乳動物的出現,古猿也被迫走出森林。

隕石促成了人類的產生,由於隕石的影響,促進了生物的產生。進化,發展,但隕石也會帶來毀滅人類的危害性。比如沒入大西洋海底的古文明大陸大西洲,因為它正處於上面所提到的大西洋巨型隕坑的邊上,創造出燦爛的瑪雅文化的古印第安人之所以突然失蹤,也是因為在他們那裡時常有隕石出現?

在不斷髮展著的今天,身外是個充滿神奇的世界,同時也充滿著危險。如l989年3月23 日,一顆相當於幾千顆廣島原子彈威力的小行星與地球擦身而過,它的下次光臨,是2015年,到時是否相撞,只能由事實去證明,但是我們不能讓過去的悲劇重演,坐以待斃,讓我們抓緊一切時間,去了解它,征服它直至利用它。相信,不久的將來一定會的。

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