科普“来自星星的你”——陨石

2018年04月24日 09:53 新浪收藏
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图1 地球与小行星图1 地球与小行星

  陨石

  这种散发着神秘气息的天外来客,原本只能在博物馆里一睹真容,近年来却越来越多地涌现出来,甚至摆上了珠宝首饰柜台。目前,市场上活跃的“陨石”,其身份鱼龙混杂,消费者极难辨识。除少数国家天文台等科研机构外,国内尚无认可的专业实验室进行检测,也缺乏相关的标准。因而,对于陨石知识的普及是十分必要的。

  陨石简介  

  虽然能够降至地表的陨石是极少数,但据推算,每天都有陨石降落地球,年平均累积量达几十吨。不过,绝大多数都是落在海洋、山区、森林、沙漠等人烟稀少的地区。每年观察到并收集到的目击陨石仅有10次左右,因而弥足珍贵。1985年以前,全球仅收集到两千余块陨石。近年来,由于猎陨活动的兴起,特别是沙漠和南极地区陨石的大量发现,使得陨石激增。截止2015年7月,全球已采集到50898块发现陨石,1091块目击陨石。其中,中日美三国在南极地区共计采集有4万余块。沙漠陨石一般多在国际陨石市场流通,而南极陨石则仅限于科研和教育工作,几乎不出现在市场上。月球陨石和火星陨石最珍贵。目前,全世界共收集到月球陨石223块(约120kg)和155块火星陨石(约125kg)。

  可以说,陨石与人们的工作和生活几乎没有交集。近年来比较著名的当属2013年2月发生在俄罗斯车里雅宾斯克的陨石爆炸事件了。在带给世界人们极为震撼一幕的同时,也造成了巨大的人员和财产损失。而目前科学界普遍认同的,关于恐龙的灭绝就是源于6500万年前一颗直径约10公里的小行星撞击地球而导致的。

  陨石的分类     

  球粒陨石,超过陨石总量的85%,内部含有大量毫米级的硅酸盐球体。它是太阳系内最原始的物质,是从太阳系胚胎星云中直接凝聚出来的产物,其平均化学成分代表了太阳系的化学成分。它们没有经过母天体的熔融和地质分异,结构没有发生变化。

  无球粒陨石、石铁陨石和铁陨石统称为分异陨石,是球粒陨石经过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。形象地讲,类似地球的圈层构造,铁陨石代表铁核,石铁陨石代表石铁混合幔层,无球粒陨石代表地壳。

  陨石中常见的矿物只有200多种,其中绝大多数与地球矿物相同,仅有少量矿物是地球上没有的。地球上的含水矿物(如角闪石、云母等)也绝不会出现在陨石中。

  典型如铁纹石、镍纹石,是铁陨石主要成分。这两种金属矿物仅出现在陨石中,地球上不存在,是确定陨石的标志性矿物。

  铁纹石

  ——铁和镍组成的金属矿物,其中镍约占5%-7%,含有少量的钴(<1%)。比重8,Hm=4。

  镍纹石

  —也是铁和镍组成的金属矿物,其中镍约占20%-65%,含有少量的钴(<1%)。比重8,Hm=5~5.5。

  陨石的鉴别        

图2 铁陨石表面的气印图2 铁陨石表面的气印

  陨石外观常呈不规则状,边缘浑圆。具有似波纹状表面和典型的“气印”。很多陨石表面具有一层黑色的熔壳,约1mm厚,系穿越大气层摩擦燃烧所致。在经历了陨落时的高温高压过程后,陨石的结构极为致密,几乎无肉眼可见的空隙。所以,诸如炉渣等疏松多孔的仿品则可以直接排除掉了。另外,陨石的比重较高,Fe、Ni含量异于普通的地球岩石,且大多具有弱磁性。

  “维斯台登构造”

  这种构造是由铁纹石和镍纹石沿八面体晶交生构成。据统计,80%以上的铁陨石(镍含量约6~14%)都具有这种图像。以不同的方向切割陨石平面,会影响到魏德曼花纹的形状和方向。

 
图3 维斯台登构造及其显微图像图3 维斯台登构造及其显微图像

  维斯台登构造是陨石在约350-700℃条件下,以极度缓慢的降温速度(约每百万年降低1℃),由固体扩散作用形成。随着温度的降低和镍含量的增加,镍纹石的条带逐渐变细。故每一颗陨石中的构造花纹形成大约需要数千万甚至上亿年——这就可以解释为何在实验室中无法制造出魏德曼花纹。

图4 来自网络的陨石首饰图4 来自网络的陨石首饰

  温馨提示

  陨石作为一种新兴事物,建议爱好者应首先从正规机构和渠道学习一些基础常识,并多参观博物馆的展品,对陨石有个基本的了解和判断,避免盲目出手造成损失。

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