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    地球還沒誕生,太陽(yáng)系就碎過(guò)一顆“地球”了?!

    2020-10-21 04:58:01溯鷹
    中國(guó)科技教育 2020年3期
    關(guān)鍵詞:安山巖分異隕石

    溯鷹

    “一沙一世界,一花一天堂”。在科學(xué)家的眼中,一粒沙有時(shí)候真能讓人窺見一個(gè)失落已久的世界。當(dāng)然,確切來(lái)說(shuō),并不是真的一粒沙,而是一塊編號(hào)NWA 11119的隕石。對(duì)這塊隕石的研究,刷新了人類以往的認(rèn)知。

    這塊年齡比地球還要古老的隕石,透露出了這樣一個(gè)信息:地球引以為傲的環(huán)境——那孕育了生命、自稱獨(dú)一無(wú)二的環(huán)境——在地球誕生之前,可能早就出現(xiàn)在其他星球上了。

    流星的饋贈(zèng)

    所謂隕石,字面意義不外乎是“天上隕落的石頭”。外太空的石塊被地球的引力吸引,墜入地球表面,在與大氣層高速摩擦中,發(fā)光發(fā)熱,成為流星。如果石塊足夠大,在摩擦過(guò)程中未被燃燒盡,那么落在地上,就成為了隕石。

    把隕石黯淡的外殼切開,將它磨成光滑的平面,它們那美麗、精密的結(jié)構(gòu),便可一睹真容。隕石的成分和結(jié)構(gòu)與地球上見到的巖石并不一樣。有的隕石以錐紋石和鎳紋石為成分,像織毛衣一樣,細(xì)密地編織著六邊形的修長(zhǎng)棱片;有的則以金屬般閃爍的光澤為基質(zhì),基質(zhì)里鑲嵌著翠綠而透明的橄欖石;還有一些隕石則沒那么漂亮,雜亂的基質(zhì)中,混雜著斑駁的礦物球粒。

    在地質(zhì)學(xué)家眼里,這些奇異的成分和陌生的斑圖結(jié)構(gòu),根本無(wú)法在地球表面的環(huán)境中產(chǎn)生。比如錐紋石和鎳紋石,只有在大型星球的最深處(即星核里)才能熔造而成,只有那難以想象的高溫高壓,才能將元素?cái)D壓成如此致密的晶體,并將晶體組裝成交織規(guī)則的陣列。而那些富含橄欖石的石鐵隕石,則有著地幔和地核交界處的特征。人們對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行了測(cè)年,發(fā)現(xiàn)大部分都形成在45億?46億年前,即太陽(yáng)系起源的時(shí)代。

    于是,人們把隕石——這種天上落下來(lái)的稀有小石塊,和古老的星球殘骸大膽聯(lián)系在了一起。這些在茫茫太空中飄蕩的小石塊,可能都是太初時(shí)代夭亡的原始星球的碎片。它們和地球一樣,近乎同時(shí)誕生在太陽(yáng)系的幼年。后來(lái)這些星球迸裂了,它們的星核、星幔、星殼……通通迸濺在冰冷的宇宙中,直至億萬(wàn)年后被地球引力場(chǎng)捕獲,成為隕石。

    古老的演化

    并不是任何一個(gè)星球都可以擁有成型的“核—幔—?dú)ぁ比Y(jié)構(gòu)。還是那句話,演化是特權(quán),只屬于體積較大的個(gè)體。

    所有的行星——無(wú)論是早已消亡的那些,還是幸存至今的八大行星,都是由小小的塵埃和石塊凝聚而成的。在冰冷的宇宙中,小物件沒有足夠的保溫能力維持演化所需的熱量。大部分時(shí)候,只有大到足以形成球狀的天體(即達(dá)到靜力平衡態(tài)),才能啟動(dòng)演化劇幕的第一章——行星分異。這4 個(gè)字囊括了天體演化的本質(zhì),它的內(nèi)涵卻異常簡(jiǎn)單:重的物質(zhì)不斷沉到底部,輕的物質(zhì)不斷浮向表面。

    在一團(tuán)混沌的太陽(yáng)系原始星云里,有鐵鎂鋁鈣,還有氫碳氮氧,大家均勻而平等地分布著。但如果某處出現(xiàn)了引力中心(即星球的球心),不同比重的物質(zhì)就會(huì)在引力場(chǎng)的作用下,紛紛排列歸位。

    在這些元素里,鐵最沉,因而沉到星球的球心,凝聚成星核;而鎂、硅和鈣次之,于是構(gòu)成地幔;最后剩下的那些縹緲的氣體元素——碳氮?dú)溲?,則組裝成氣體分子,構(gòu)成星球的大氣層。正是因?yàn)槿绱耍?dāng)人們?cè)陔E石里看到純鐵鎳質(zhì)時(shí),方知它曾是大型星球的星核,而看到橄欖石開始在鐵質(zhì)基質(zhì)里出現(xiàn)時(shí),則知道這是星核向星幔過(guò)渡的部位。

    縱然激活了行星分異,但對(duì)大部分球形天體來(lái)說(shuō),這第一幕,基本也就是終幕了。原因很簡(jiǎn)單:它們?nèi)匀徊凰愦?。行星分異完成后,核心的熱量也逐漸消耗得差不多了,它們從外到內(nèi)逐漸冷卻,失去了繼續(xù)演化下去的動(dòng)力。到最后,整個(gè)太陽(yáng)系里能在億萬(wàn)年尺度下一路折騰至今仍活躍不息的固態(tài)行星,也就只剩地球和金星兩個(gè)相依為命的姊妹,以及那幾個(gè)抱著巨行星大腿,靠它們巨大的引力勉強(qiáng)續(xù)命的小衛(wèi)星們(比如木衛(wèi)一、土衛(wèi)二)了。

    地球,身為太陽(yáng)系體積最大的巖質(zhì)行星,它的核心足夠大、足夠灼熱,當(dāng)完成行星分異之后,進(jìn)一步開始朝著“野心更大的世界”越走越遠(yuǎn)——熱能從核心源源不斷地向外逸散,最終傳導(dǎo)到星球表面,令巖石圈成功激活板塊活動(dòng)。而另一方面,它龐大的質(zhì)量將濃郁的大氣層牢牢吸附在表面,當(dāng)陽(yáng)光射進(jìn)大氣層,誘發(fā)氣象運(yùn)動(dòng)和風(fēng)化作用,為環(huán)境的演化提供基礎(chǔ)。在這些因素的綜合使然下,最終在幾十億年的演化歷程中,醞釀出了生命和文明的奇跡。

    但那塊編號(hào)NWA 11119的隕石,卻把人們的認(rèn)知徹底刷新了。它的出現(xiàn)似乎意味著,在太空中孤獨(dú)前行了億萬(wàn)年才辛勤耕耘出的地球這個(gè)“獨(dú)有新世界”,突然在歷史起點(diǎn)出現(xiàn)了一個(gè)“平行副本”?更細(xì)思恐極的是,它甚至比地球的誕生還要早。

    夭亡新世界

    如果拋開它身為隕石的事實(shí),只看NWA 11119的成分地球人會(huì)覺得它太過(guò)親切。不像其他隕石動(dòng)輒是什么星核、星幔的碎片,它是一塊扔在地球上再普通不過(guò)的個(gè)體:一塊火山巖,即火山噴發(fā)時(shí)凝固的熔巖。

    可它的其他結(jié)構(gòu),卻佐證著它同時(shí)亦是一塊如假包換的隕石??茖W(xué)家測(cè)定了它的年齡,發(fā)現(xiàn)比地球還要老??紤]到隕石是破碎星球的碎片,它的存在,也就意味著在地球都還沒形成的歲月里,太陽(yáng)系某顆古老的星球上已經(jīng)開始有火山噴發(fā)了。噴發(fā)出的東西凝固在了當(dāng)時(shí)那顆星球的星殼上。后來(lái)星球炸了,這火山巖就隨著星殼一起散落在宇宙中,一呆就是46億年,最后落在地球上。

    真正讓科學(xué)家大跌眼鏡的,其實(shí)是它的成分。這塊火山巖,是一塊安山巖(Andesite)。而安山巖——就目前看——只有在地球這種長(zhǎng)期不斷活躍的行星上才會(huì)出現(xiàn),它是一種演化上高度成熟的巖石類別。

    “安山”是安第斯山(Andes)的簡(jiǎn)稱,本意指安第斯山脈的火山弧特有的噴發(fā)產(chǎn)物。后來(lái)地質(zhì)學(xué)家發(fā)現(xiàn)在全球只要地質(zhì)構(gòu)造背景屬于陸緣火山弧,都能噴出這種東西,于是就把安山巖的名字?jǐn)U大化,泛指這一類巖石。

    而安山巖和陸緣弧的出現(xiàn),需要一個(gè)近乎充分的條件:板塊構(gòu)造。

    這就幾乎動(dòng)了地球的命根子。要知道,地球被稱為“億萬(wàn)年不息的藍(lán)色水珠”,可不僅是因?yàn)樗猩且驗(yàn)樗邪鍓K構(gòu)造。這是它傲立宇宙的看家本事。

    如果沒有板塊構(gòu)造,今天地表日日新、又日新的活躍環(huán)境變化便不存在;如果沒有板塊構(gòu)造,表生環(huán)境和內(nèi)生地質(zhì)作用之間的物質(zhì)和化學(xué)循環(huán)就無(wú)從建立,對(duì)生命演化極端重要的那些化學(xué)環(huán)境和化學(xué)平衡也就無(wú)望出現(xiàn)。

    現(xiàn)在新發(fā)現(xiàn)的這顆以安山巖為成分的隕石,起碼說(shuō)明了兩點(diǎn)。要么安山巖不一定必須在板塊構(gòu)造下才能形成,其他行星演化過(guò)程照樣會(huì)形成這類巖石;要么就是太陽(yáng)系在地球還沒出現(xiàn)之前,就孕育出了一顆已經(jīng)具有板塊構(gòu)造的原行星。

    畢竟,板塊構(gòu)造意味著三大貢獻(xiàn):維持地表熱量;維持星體內(nèi)外物質(zhì)循環(huán);維持生命起源所需的復(fù)雜化學(xué)勢(shì)。如此一來(lái),誰(shuí)敢保證生命的萌芽沒有在早夭的異星上先行出現(xiàn)呢?

    可是一切只能留給想象了。當(dāng)年的所有可能性都已消逝,星星早已碎去,茫茫的太空,太初時(shí)代的它,只留給今日的人類一塊巴掌大的“宇宙安山巖”碎片。無(wú)論這塊碎片背后代表何等壯麗的故事,它也早已毀滅在46億年前的歷史深淵里了。

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