神秘的宇宙之石——陨石
陨石泛指所有外太空坠落至地球的矿物,依照内含矿物成份不同而有所谓不同的陨石分类,在此探讨陨石的大致来源。首先要从相关的小行星开始说起。
小行星是一块块大小、形状不一,沿椭圆轨道绕太阳运行的小天体,它们的质量都不大,其中大部分运行在火星轨道与木星轨道之间,称为小行星带。小行星带的来源有各种说法,有人说它们是大行星碎裂而成,也有人说它们是太阳系诞生初期,原始弥漫物质由于某种原因而未能凝聚成大行星,只形成小行星。以分散状态遗留至今,其中有些可能是彗星的残骸(轨道较狭长者)。小行星被陆续发现至今已编号的有两千多颗,若依照相观测亮度大于21等星者已超过50万颗。由1925年起新发现的小行星先予临时命名,在算出轨道后再经过两次以上冲日观测,就赋予永久编号和专有名称,有的以古希腊、罗马神话人物命名,有的则由发现者给予其他名称。在小行星中最大的一颗叫穀神星(Ceres),直径约1003公里,另外三颗较大的小行星分别是直径约608公里的智神星(Pallas),直径约538公里的灶神星(Vesta)(无球粒陨石HED群组来源)及直径约247公里的婚神星(Juno)。而直径约100公里的约有二百多颗,有些小行星甚至不足一公里。它们像九大行星一样,一边自转,一边绕着太阳公转。许多小行星运行的轨道并不是正圆,有些还跨过地球轨道,绕到太阳系内部来。这些小行星偶而会遭遇其他天体撞击,碎片四射,掉到地球上就成为陨石。
科学家研究,地球的内部是一个以铁镍元素为主构成的核心,而外层的地壳则是由较轻的石块构成。造成"轻重元素"的分离,是一种沉积的过程。现在看来,较大的小行星形成的时候也经过了这样的沉积过程。也就是在小行星还没有完全凝固前,重元素像铁和镍,沉到核心,轻的元素留在表面,形成地壳。因此小行星遭受撞击之后的碎片,有些以石块为主,有些则几乎全是铁质。这也就是造成地球上陨石种类不同的主要原因。
最明确的证据,证明这种使得轻重元素分离的沉积过程就是我们在镍铁陨石内部看到的规则花纹。这些花纹(维德曼)是金属元素在从高温的液态,冷凝成为固态的时候,一个一个原子依序排列,成的近乎完美的晶格。要使得金属原子能够排成这么整齐的形状,冷凝的过程必须非常缓慢,大约每一百万年降低摄氏十度。铁的传热性质良好,如果有一团高温液态的铁直接暴露在冰冷的太空中,不出几个小时,这些物质就会凝结成为一块固态的顽铁,温度可以降到接近绝对零度(零下273度)。因此缓慢的降温过程,只能在有外层地壳包裹的情况下才会发生。
不过话说回来,小行星带虽然是地球上陨石的主要来源,但不是唯一的来源。1979年,在南极洲发现了一块陨石,化验的结果,发现它内部包含的气体成份,与海盗号太空船在火星大气层里测量到的成份,几乎完全相同。因此天文学家相信,这块陨石是火星表面遭遇外来天体撞击的时候,喷发出来的碎片。撞击的力量一定很大,使得部份碎片能脱离火星的重力场,千里迢迢,飞越将近一亿公里的太空掉到地球上来。
陨石掉到地球上,除了改变环境,影响生物之外,还是有些比较正面的意义。它可以帮助我们了解当初太阳系是怎麽形成的,甚至带给我们一些生物起源的重要线索。陨石对我们非常重要,是因为在地球上最早的,也就是四十亿年以前的石头已经不存在了。我们知道太阳系有四十五亿年以上的历史,所以最前面的五、六亿年的历史,只有在陨石裡面找的到。最重要的关于太阳系起源的问题,这包括了太阳系整个系统是怎麽形成的?和我们太阳系里的生命是怎麽来的?陨石里包含了早期太阳系的产物,甚至包括了别的星球的物质。进入太阳系要形成太阳系之前的状态都有一部份被保存在陨石的记录裡面。还有就是有关"生命"的起源,在"碳球粒陨石"裡面,有发现一些胺基酸。这个胺基酸很特别,有左旋与右旋,但是地球上的胺基酸确全都是左旋的。所以这裡面似乎保存了在我们太阳系生命初创,由无机物到有机物的一些过程.....