【格致论道讲坛】陨石的真相

　　当地的卫星图显示，冰从右边往左流动，被山脉挡住了，而陨石大多分布在山脉的下游。

黄色和红色符号表示发现陨石的位置，绿色符号表示营地位置 

　　在南极遇到的困难之一是白化天，天地白茫茫一片，不仅什么都看不见，还会失去方向感。

　　最危险的是冰缝，因为冰缝被雪盖住了，实际上是看不见的，只有车子从上面轧过去才显露出来。 

　　如果是很大的冰缝，车子和人都会掉进去，肯定就回不来了，这是非常危险的。　 

　　这次因为有经验丰富的机械师徐霞兴和李金雁，以及队长琚宜太，所以还是比较安全的。

　　在南极生活的主要问题是没有青菜吃，猪肉、牛肉、羊肉都冻得硬邦邦的，需要用斧砍。 

　　当时我们只带了一棵大白菜，就一直留着过春节包饺子的时候才吃。

　　在南极内陆的58天里，大家的野外考察工作都完成了，还捡到了5354块陨石，都很高兴，返程时也轻松了很多。　 

　　是不是陨石都掉到南极去了，所以我们才都到南极去找？ 

　　其实不是的。陨石掉在地球上哪一地方的概率是一样的，大概一年中一万平方公里的范围内会有几块，甚至更少一些。 

　　南极之所以陨石比较多的原因有两个，一是南极非常冷非常干，陨石是很怕水的，只有在很干的环境下才可以保存上百万年；二是陨石随着冰流动并在被山脉阻挡的地方停下来，强烈的风将冰吹没了，陨石就留了下来，所以南极是找陨石最好的地方。

　　除了南极，找陨石的另一个好地方是沙漠。 

　　因为沙漠非常干，陨石在沙漠里保存十几万年也没有问题，但是沙漠中没有冰来搬运陨石，所以相对南极来说，陨石不会在沙漠中被集中到某一个地方。

　　我国西北，尤其新疆有大面积的沙漠。近年也陆续发现了较多的陨石，已命名的中国沙漠陨石有251块。

　　这些陨石是非常珍贵、稀罕的东西，那么我们如果发现了陨石之后，需要注意一些事项。 

　　首先要从多个角度给陨石拍一些照片，记录陨石掉在地上的样子，然后用GPS记录地理坐标，另外可能要记录一下周边的地貌环境，特别注意要在干燥条件下保存陨石，保持密封状态，因为陨石怕水。

　　很多人可能会用磁铁去吸陨石，但最好不要这么做，因为这会改变陨石的磁性。

　　还有很重要的一点，就是要尽快联系专业机构来帮你分类鉴定和命名，这需要提供不少于20克或者20%重量的样品作为该陨石的标本。   

　　与地球上的石头不一样的是，每一块陨石都有名字，对没有名字的陨石做出来研究成果是不能发表的，我们一般用发现地的地名来给陨石命名。　 

　　但是像南极格罗夫山地区发现了那么多陨石，这时候我们会用地名加时间的方式来命名，比如说GRV代表格罗夫山，02代表2002年，0090是它的编号。

　　陨石的来源：小行星、月球和火星　　   

　　全球发现的6万多块陨石大致可以分为三个来源：小行星、月球和火星。　 

　　小行星在整个太阳系分布非常广，大多是位于木星与火星之间的小行星带，而掉到地球上的属于近地小行星，它们的轨道要与地球轨道相交。 

　　大部分的小行星我们并不知道它的轨道，但是少量的小行星可以通过在三个位置，布设相机对准天空拍火流星的方式，利用三角测量的方法计算出它的轨道，并根据计算出的位置去找陨石。 

　　用这个办法，在德国非常著名的城堡—新天鹅堡就找到了一块陨石。

　　2008年，有天文台观测到一个小行星，并计算出它的轨道不是跟地球近距离交会，而是直接撞到地球上。　　 

　　20个小时以后，这个小行星确实撞到了地球上，且在预测的位置找到了陨石。

红点表示在预测范围内成功找到陨石的位置 

　　这些陨石很特殊，包含多种不同的类型，其中一种称之为橄辉无球粒陨石，它含有金刚石，要切下拇指头那么一小块儿，就要花一天的时间。

　　另外，还有在非洲沙漠找到的月球陨石、在2002年于格罗夫山找到的我国第二块火星陨石。

　　找那么多陨石有什么用呢？ 　　

　　首先，对大部分人来讲，这是一份非常难得的、上天馈赠的礼物，这真是天上的星星。有少量陨石外观很漂亮，因此也是奇石爱好者的收藏品。　

　　因为陨石非常稀罕，所以有市场，但这方面还没有明确的法律、法规。在互联网上很容易查到一些陨石的交易价格，从几美元到一两千美元每克，差别非常大，这主要取决于是什么类型。 

阜康橄榄陨铁

　　陨石最重要的价值在于科研，它们告诉我们，大阳系是如何形成的，各行星的演化历史等内容。不同类型的陨石，讲述的是不一样的故事。

　　大部分的陨石来自于小行星，我们又称它为太阳系的化石。可以通过它，来认识太阳系是怎么从尘埃和气体的星云盘演变成八大行星的。

　　除了科学研究之外，可能会有小行星撞击地球的危险，所以我们还需要通过研究它来监测、预警以及防御小行星撞击。

　　将来我们还会走向太空，不能什么东西都从地球上带过去，所以小行星也是未来非常重要的太空资源。

　　月球陨石则是另一个故事。

　　目前我们的月球样品主要是阿波罗号采集并带回地球的，六次共采回382公斤月球样品，另外则是前苏联分三次从月球采回的300克样品。

　　月球陨石已找到400多块，总重600多公斤，超过了阿波罗号采回的月球样品总重。　　

　　1981年在南极找到了第一块月球陨石（ALH81005)。将这个陨石带回去之后发现，它跟阿波罗号采回的月岩样品完全一样，很快确定它就是月球陨石。

　　实际上，日本科学家更早从南极找到三块月球陨石，但是他们不认识呀，所以失去了第一个发现月球陨石的机会。

人类历史上确定的第一块月球陨石　　

　　通过对比月球正面和背面的氧化铁含量分布情况，我们可以发现月球组成是不均匀的。　　

　　阿波罗号和前苏联采回的月球样品，都是在月球正面很小的区域内。那背面以及其它地区的月球组成，就需要通过月球陨石来进一步分析研究。

月球正面、背面的氧化铁含量分布图。黑点符号表示阿波罗号和月球号着陆点　　

　　我国的嫦娥三号落在了月球正面，嫦娥四号是人类历史上第一次落在月球的背面，而且是落在一个很大很深的撞击盆地里面。　　

　　如果顺利的话，我国将在2020年底由嫦娥五号从月球采样返回，那时就有新的样品来认识月球了。

　　目前火星陨石是我们唯一能够得到的火星岩石样品。　　

　　今年有三次火星发射任务，分别是美国的毅力号、印度的希望号和我国的天问一号，三个火星探测器都是做遥感探测方面的工作，并不会带回火星样品。

　　实际上，火星陨石发现很早，确认很晚。　　

　　第一块火星陨石于1815年掉落在法国，当时只觉得这块陨石很特殊，因为没有火星样品来对比，所以并不能确定它就是来自火星。

　　我们可以通过测量岩石的放射性同位素组成（如U同位素的衰变）来测定年龄。

　　如，现在火山喷发形成的石头的年龄是零，小行星的陨石年龄都是45亿年，月球岩石的年龄在30多至40多亿年。

　　这些火星陨石的年龄是13亿年，甚至是更年轻的2亿年，这说明它们来自一个比月球更大的天体，但是仅仅根据这一点还不能确定它来自火星。　　

　　将这块火星陨石切开后，发现里面有玻璃质的黑点，这是小行星砸到火星上时高温条件下形成的玻璃，在玻璃中包裹有火星气体，其分析结果与1976年海盗号对火星大气的分析结果完全一样，这就证明这个陨石确实来自于火星。

　　目前已经发现的火星陨石共有268块，重达200多公斤，我们对火星的认识很大程度上依赖于对火星陨石的研究。 

　　为什么大家那么关心火星呢？ 

　　很多人认为火星上有生命。1996年，美国NASA科学家还声称，在这块ALH 84001的火星陨石中找到生命存在的证据，并引发争论。现在基本认为之前的证据或是地球上的污染、或是样品制备过程人为产生的。　　

　　不管怎么说，对火星形貌等方面的探测发现，在火星上应该曾经存在过河流、湖泊甚至古海洋，而且目前在火星大气中也存在一些甲烷，也就是说火星至少曾经具备过满足生命存在的基本条件。　　

　　正在进行的火星探测计划，以及未来的任务，都仍把生命的探测作为最重要的目标。 

　　研究火星生命的另一途径是研究火星的环境变化，即判断它是否宜居，其中一个思路是通过火星陨石进行相关研究。

　　火星陨石的岩浆冷却之后，岩石与地下水相互作用，因此又记录了这个时候火星地下水的信息，这里我们关心水的氢同位素组成，也就是D/H的比值。这个比值可以区分火星的水与地球上的水，相当于水的指纹。

　　我们说火星以前有水，但现在表面上没有流动的水，因此有一部分水是逃进太空了。逃走的水越多，留下水的就越重，即D/H比值越大。因此，测出火星地下水的D/H比值很重要。

　　我们将火星陨石切开，磨成片来研究，发现其中有两处含水量比较高，其中一处是矿物中捕获的岩浆，即玻璃质包裹体，另一处是含水矿物磷灰石。

　　由于要分析的样品非常小，我们使用了中科院地质与地球物理研究所的纳米离子探针设备。

　　这个仪器会形成一个非常细的，小到50纳米的一次离子束，去轰击样品的表面。轰出来的二次离子通过一个磁场时会发生偏转。质量小的偏转大，所以不同质量的离子就能分开，然后用接收器分别记录信息的强弱。这样就能得到样品的水含量和D/H比值。

　　磷灰石的实验结果显示火星岩浆中水含量很低，大概是地球的十分之一，也就是说火星很干。

　　玻璃包裹体反映了火星内部的水与火星地表水的混合结果，据此我们知道火星地表水的氢同位素组成很重，比地球大洋水重约7倍，说明有非常多的水逃离了火星。 　　

　　我们认为在大概30亿年前火星地表有流水。火星逐渐变冷之后，一部分水跑掉了，一部分水变成了地下冰川和冻土。　　

　　如果两亿年前有岩浆喷发出来，带来的热量可以使地下冻土和冰川融化形成水，这可以提供一个有利于生命存在的环境。

　　从寻找散落的星星，到对这些星星进行分析研究，再到主动去探测各种天体，并采集样品返回地球，从而更好地认识地球和整个太阳系的起源和演化。　

　　随着技术的飞速进步，人类终究会走出地球这个摇篮，去发现新的大陆。