很多人喜欢看流星,但流星和陨石也是有关系的。陨石是流星体还没有烧完而落下来的固体部分。
任何地球以外的天体碎片,通过大气层降落到地球上的岩石样品,都是陨石。85%以上的陨石都是球粒陨石,即石头里面含有球粒状结构。仅凭肉眼就能看到,这是球粒陨石特有的,地球上的岩石没有这种结构,这也是判断样本是陨石还是普通石头的重要证据之一。
正常情况下,陨石掉落地球各地的概率是一样的,但由于南极冰川的特殊地理环境,很多陨石会被富集,因此大量的陨石在这里被发掘。此外,在戈壁滩、沙漠等没有植被的地区,一旦有陨石降落至此,也是极容易被发现的。
由于科学知识的普及,加上陨石的特殊和稀有,很多人认为陨石具有收藏价值,当然,也存在一定的陨石交易市场。如果有幸捡到一块陨石,一般情况下是可以归为己有的,但如果陨石很大很珍贵,存在科研价值,则需要交归国家。
那么,该如何确定陨石珍贵与否呢?
目前国内已经有不少陨石鉴定公司,也有民营的专业地质样品检测公司,此外,每个省会城市都有地质调查局这类事业单位,都可以帮忙提供数据检测报告,有了岩石样品的分析数据,就可以找专门的科研单位或者资深的内行人来判断。
William:
《科学相对论》今天来到了紫金山天文台,采访中国陨石界的明星教授——中科院紫金山天文台徐伟彪老师。徐老师有一本科普著作《天外来客——陨石》,前不久刚刚重新再版。书中深入浅出地介绍了陨石及其背后的故事,非常有趣。在节目里,首先我们来聊一聊什么是陨石。
徐伟彪:
科学来讲,任何地球以外的天体碎片,通过大气层降落到地球上的岩石样品都是陨石。
一般来说,陨石主要来自太阳系中位于火星和木星之间的小行星带,那里有超过100万颗小行星围绕太阳运转,它们互相碰撞产生了碎片,这些碎片脱离飞行轨道,有些会进入到地球的重力场,被地球巨大的吸引力吸引,掉到地球表面,就成了我们看到的各种各样的陨石。
陨石有很多类型,大类有石陨石、铁陨石和石铁陨石。石陨石可以分为球粒陨石和无球粒陨石,85%以上的陨石都是球粒陨石,其他还有比较稀有的类型。因为稀少,很多人就认为陨石具有收藏价值。现在不仅是科学界,公众对陨石感兴趣的人也越来越多,影响力也越来越大。
陨石“家族” 新华社记者陈爱平摄
William:
球粒陨石的球粒结构是怎么形成的?
徐伟彪:
球粒陨石虽然是很常见的一类,但科学家到目前为止还没有真正搞清楚球粒的成因。很多科学家提出假说和理论来解释。
有一种理论认为太阳星云里发生了短暂的高温事件,可能是突然发生闪电,由于高温且时间短暂,星云里的尘埃颗粒和气体发生熔化,变成液态的液滴,后又迅速冷却固化,于是变成了球粒。
还有一种理论认为,早期太阳系中,当恒星死亡并在超新星中爆炸时产生冲击波,冲击波传到太阳系星云里也会产生短暂高温事件,太阳系星云里面的尘埃颗粒熔化,形成球粒。
不同的理论能够解释球粒的某一种化学性质或物理性质,不过都还不能够完满地解释所有性质。这里有很多科学问题没有解决,所以这个问题看起来很普通,但实际上背后的科学原理依然是深奥的,还需要我们的继续研究。
William:
岩石样品内部有这种球粒结构,是不是陨石鉴定的一个衡量指标?
徐伟彪:
对,这是比较直观的。切开陨石,我们仅凭肉眼就能看到里面的球粒,这是球粒陨石特有的,地球上的岩石没有这种结构,这是判断样本是陨石还是普通石头的重要证据之一。如果是有经验的人,通过肉眼就能简单地将球粒陨石和地球岩石区分出来,不需要高精的仪器设备。
William:
如果发现岩石样本都要送到科学院分析吗?有没有其他方法能够更简单快速地解决这个问题?
徐伟彪:
这是大家都关心的问题,其实也是我们头疼的事情。
很多老百姓对这个领域不了解,只相信科研单位,所以经常有爱好者不远万里,从西藏、新疆带了一大堆样品来找我们检测。但实际上,我们科研单位主要是做科学研究的,没有时间和精力来为老百姓做大量的检测工作。
但随着陨石普及程度越来越高,国内已经有陨石资深爱好者们自发组织了陨石鉴定公司,还有民营的专业地质样品检测公司,可以帮助大家鉴定陨石。
虽然他们不是国有的陨石检测机构,但是他们的陨石知识相对丰富,熟悉鉴定流程,可以把样品送到地质检测服务机构进行专业检测并出具检测报告,这是一个很好的渠道。
此外,每个省会城市都有地质调查局这类事业单位,下设专门检测地球矿物岩石样品的部门,虽然它不检测陨石,但是陨石也是矿物岩石,只是和地球矿物岩石的一些成分存在差别。
这样的专业部门可以提供数据检测报告,有了岩石样品的分析数据,就可以请资深的内行人来判断,我们也可以提供技术上的咨询和帮助。这条路也可以走得通。
William:
找到这些陨石之后是归个人所有吗?
徐伟彪:
目前是谁找到归谁,现在还没有具体法律限制或要求上交国家。如果发现的陨石确实很大、很珍贵,那么当地政府可能会出面。毕竟,土地归国家所有,私人没有拥有权。
现在网络通讯发达,发现者把陨石发布在网上,就会引起广大爱好者的兴趣,出价购买,价高者得。当然这个机会很难得,找到就很幸运。
William:
我发现很多地球上的陨石一般都富集在沙漠、草原、南极这些地方,在我看来,陨石实际上应该是平均地分布在全球,只不过有些地方人迹罕至,所以一直就保留下来了,直到现在被发掘。
徐伟彪:
这是个很好的问题。从理论上讲,陨石掉在地球上的概率都是一样的,是随机过程。为什么在南极地区容易找到呢?有两个原因。
第一,南极表面覆盖冰川,冰川不断移动,掉落在冰川上的陨石随之一起移动,当冰川移到山前受阻不再移动,冰川在此不断升华消融,陨石就留了下来。
总有远处的冰川带着陨石聚集到山坳前,冰川就像一个源源不断地运输带把陨石搬运聚集,只要在一个地方发现陨石,那么在这附近就总能找到新陨石。因为这样的机制,所以南极是比较特殊的陨石富集区,别的地方没有这样的运输带。
第二,南极地区都被冰雪覆盖,黑色表面的陨石与周边环境反差比较大,容易被看见。相反,大城市或草原植被丰富,陨石掉落在草丛就很难被发现。曾经我们做科普活动,预先把陨石碎片插在草坪里让小朋友寻找,结果有些连我们自己都找不到,更何况是随机掉落的陨石。
此外,像戈壁滩、沙漠没有植被,陨石也容易被发现。
去年年底,青海玉树发生一起火流星事件,爆炸当量非常大,当地居民的门窗都被震裂了。掉下陨石碎片的可能性也很大,吸引了很多爱好者前去寻找。
但是这里地处高原,海拔4000多米,地理环境恶劣,而且范围广阔,在这种情况下爬山越岭寻找陨石,一般人身体受不了。
不过,倒是后来有牧民在山上放牛期间,偶然找到了一个陨石碎片,也有藏民发现自家屋顶被砸了一个小坑,找到了掉落下来的碎片,他们把陨石拿到我们这里检测,证实了这确实是陨石。这都是无意中发现的,真正去寻找还是很难的。
今年年初,新疆吐鲁番也发生过一次火流星事件,那是在戈壁滩上,没有植被,地理环境相对优越一些,不过很多人也是无功而返。
一个供电局的工人无意中发现了一块很漂亮的陨石,刚掉落不久,所以表面熔壳很新鲜,而且是玻璃质的闪闪发光。后来又有不少人在附近找到了六七块。这是相对成功的一个案例。
William:
既然南极冰川有运输富集作用,那么地球70%面积的海洋中海床下,是否有大量的陨石?这些陨石是否会被海水腐蚀?我们还有可能找到吗?
徐伟彪:
毫无疑问,肯定是有的。
以前我在美国读书时,当时实验室的教授专门研究过这个问题,寻找海水里天外来客留下的证据。他通过分析海水里某个元素的同位素,发现其组成与地球上的同位素组成有微小差别,长时间积累后会对海水产生一定的影响。这个工作证实,海里确实存在天外物质。
陨石在海水中时间长了是会被腐蚀掉的。因为陨石来自小行星带,那里没有水和空气,其形成环境与地球完全不同,在地球环境下,它会被慢慢破坏。短时间内的陨石还能保存,但像在海里几百上千万年的时间,陨石难以留存下来。
曾经有国外的科学家在石灰岩层中找到了陨石化石,不过也是偶然的发现。真正海里新鲜的陨石还没有找到过。
虽然我们国家的深海探测取得了重大的进展,“深海勇士号”和“蛟龙号”,以及各种ROV和AUV机器人,但是在地球上找到陨石已属不易,更别说在茫茫大海,再加上风化、海水侵蚀,陨石的表面特征变得不明显。理论上存在陨石,但实际上找到的可能性非常小。
William:
人类有没有主动发现过这些陨石?它还没到,我们就发现它了,然后做出预判会掉在哪里。
徐伟彪:
历史上有过两次这样的发现。
2008年,一个小行星突然出现在了天文学家的望远镜镜头里,通过计算其轨道了解到这颗小行星将直冲地球而来。
科学家经过更精密的计算确定了着落点和时间。结果小行星真的如期撞到了地球上,随后科学家就到预计的地点找到了这个陨石,命名为2008TC3,这个陨石的市场价格非常昂贵。
2008TC3陨石碎片之第六站陨石 新华社记者陈爱平摄
另外一次是2018年,相隔十年,说明这个概率是比较低的。不过这两次都比较幸运。
其实还有一个相对可行的办法。当火流星进入大气层,我们有办法确定火流星飞行方向和陨落地点。
现在有很多科学家通过在全国各地建设的火流星监测网,监控网络和通信技术把火流星的飞行轨迹记录并把数据传回,科学家由此计算出着落点,进行提前预判。如果陨石在落地前没有烧完,那么找到它的概率就相对要大。
过去没有记录,只是通过肉眼和视频,其实很难判断它掉落在哪里,因为我们看到的只是二维平面,而其实它是三维空间的事件。掉落的过程比较复杂,可能是斜线飞行的,并且受到大气扰动。通过观测网的数据,科学预测准确性就提高了。