原文作者:Meenakshi Wadhwa 從化學線索探尋太陽系誕生的故事。 1795年12月13日下午,英國約克郡正在犁地的三名農(nóng)夫目擊了驚心動魄的一幕。一塊石頭從天而降,筆直沖入了Wold Newton村附近的土地。村民們朝著好像有槍響的方向跑去,在土地里發(fā)現(xiàn)了一塊和面包差不多大小、尚有余溫的石頭。 這塊不同尋常的石頭在當時的英格蘭找不到任何相似物,幾經(jīng)流轉后到了幾位科學家的手上?;瘜W家Edward Howard對這塊和其他幾塊在歐洲各地從天而降的石頭好好研究了一番,并在1802年發(fā)表了一篇具有劃時代意義的論文,他將所有這些巖石歸為一個新的種類——被稱為“隕石”的地外天體(E. C. Howard Phil. Trans. R. Soc.92, 168–212; 1802)。 從化學線索探尋太陽系誕生的故事。 隕石就像宇宙的時間膠囊,它們攜帶了“記載”太陽系早期事件的詳細信息。科學家仔細分析了這些隕石蘊藏的宇宙化學證據(jù),比如隕石中氧的三種自然存在的同位素的比值變化——這些數(shù)據(jù)對外行人來說可能非常艱深。對于有興趣了解更多內容的讀者,我一般會推薦Harry McSween寫的《隕石及其母行星》(Meteorites and Their Parent Planets),可惜這本通俗易懂的著作最近一次再版是1999年,而該領域在過去二十年里出現(xiàn)了很多進展。好在這次有一本新書可以推薦了。 相關圖書 《隕石:來自太空,改變地球的石頭》 (Meteorite: The Stones From Outer Space That Made Our World) 作者:Tim Gregory 出版社:John Murray (2020) 在《隕石》一書中,化學家兼地球科學家Tim Gregory聚焦學界的最新進展,織錦般地敘述了豐富多彩的歷史和科學故事。作為一位滿腔熱情的科普者,作者生動描繪了遠超人類體驗的環(huán)境和事件。例如這段對45億年前尚處于嬰兒期的太陽的描述:“稀薄氣體中的急風和渦流進一步將塵埃卷入旋轉的云層中,有如宇宙中的一團風滾草。 天降隕石 在書的一開始,作者講述了圍繞歷史上多次隕石發(fā)現(xiàn)和降落事件的離奇經(jīng)過,包括上文提到的Wold Newton隕石。然而,人類對隕石的迷戀還能追溯到更早以前。根據(jù)作者的講述,在埃及法老圖坦卡蒙墓中發(fā)現(xiàn)的公元前1350年左右的一把鐵匕首其實是用墜落的隕石鍛造而成的。 接下來,作者講到了在南極和炎熱沙漠發(fā)現(xiàn)成堆隕石的故事。這些地方的降水率極低,意味著幾乎沒有物質能侵蝕或降解落到地球上的隕石。來自美國和日本等國家的隕石采集探險隊會定期前往南極,那里的冰蓋運動會像傳送帶一樣運送隕石,并將它們集中到某些地區(qū)。 “南極隕石收集計劃”的研究人員收集了一個樣本。來源:Christine Floss / ANSMET / NSF / NASA 作者解釋了現(xiàn)代分析工具如何以空前的精度和準確度剖析隕石的化學組成。他描述了一種“火雨滴”,這種火雨滴是成團的原始塵埃在急速加熱下形成的圓形液滴,這些液滴會迅速凝固,然后與其他凝固的液滴積聚成小行星大小的天體和行星胎。研究人員在一些最常見的隕石類型(稱為球粒隕石)中發(fā)現(xiàn)了這些凝固的液滴(稱為隕石球粒),了解它們的形成過程就能洞悉行星是如何在早期太陽系中匯合的。 隕石還可以揭示比太陽系更古老的信息。隕石包含的線索或許能用來理解恒星與致密分子云之間空間的性質,以及新生恒星如何將各種元素融合在一起。對隕石及其成分的研究表明,在我們的銀河系中,太陽系出現(xiàn)的位置曾是一個產(chǎn)星區(qū),而且比當前的天體物理環(huán)境活躍很多。 作者還提到了來自月球和火星的隕石,以及它們對地球的重大影響(尤其是6600萬年前的那次隕石撞擊曾導致地球上近四分之三的動植物物種,包括所有非鳥類恐龍滅絕)。書中穿插的對隕石學和宇宙化學的物理和化學原理的一些解釋,是我至今在科普讀物中讀到最為清晰的。作者解釋了小行星帶中的小行星與木星之間引力會如何導致軌道共振,從而使小行星偏離軌道,幫助將隕石送往地球。作者還討論了科學家如何利用隕石的氧同位素組成作為“指紋”,鎖定它們在太陽星云中的形成位置;或是使用其他元素的稀有同位素來判斷行星際空間的一塊巖石已經(jīng)在宇宙射線中暴露了多久。 2019年,村民們圍繞著印度比哈爾邦出現(xiàn)的隕石坑周圍。 |
|