其他星球上也有隕石嗎

蔣云

什么是隕石？2000多年前，漢代史學(xué)家司馬遷在《史記·天官書》中，只用寥寥數(shù)語便給出了其定義：“星墜至地，則石也?！币鉃閬碜酝馓盏膸r石，經(jīng)由地球大氣層摩擦、燃燒后，墜落地表時剩余的碎片。

根據(jù)國際隕石公告，目前地球上收集到的隕石有7萬多顆，其中99.8% 來自火星和木星之間的小行星帶，只有0.2% 來自月球和火星。地球有一個比較厚的大氣層，能將大部分墜入的隕石汽化，而且地表強(qiáng)烈的風(fēng)化作用也能將其墜地的碎片分解。盡管如此，地球上仍能發(fā)現(xiàn)如此之多的隕石，那么，其他星球上是否也能發(fā)現(xiàn)隕石呢？

內(nèi)太陽系的4顆巖石行星中，水星離太陽過近，金星的大氣層過于濃厚，這兩顆行星上暫無有關(guān)隕石的發(fā)現(xiàn)。巖石天體月球，其表面密密麻麻的撞擊坑是40多億年以來小行星或彗星不斷撞擊形成的，盡管撞擊的高強(qiáng)度能量導(dǎo)致大部分物質(zhì)汽化，但是相比地球，月球表面近似真空的環(huán)境使其更完整地保留了行星際物質(zhì)輸入的證據(jù)?；鹦堑拇髿鈱酉”?，離小行星帶比地球更近，理應(yīng)有更多小行星隕石造訪。而且由于月球和火星表面干燥的環(huán)境以及缺乏地質(zhì)活動，掉在其表面的隕石能夠保留的時間比地球更長。下面就列舉一些迄今在月球和火星上發(fā)現(xiàn)的著名隕石。

哈德利月溪隕石

哈德利月溪隕石是1971年阿波羅15號任務(wù)期間在月球上鄰近哈德利月溪的區(qū)域發(fā)現(xiàn)的，約2毫米大小，在帶回地球的月壤樣品中被識別出來。它是一顆頑火輝石球粒隕石，是在地球以外的太陽系天體上發(fā)現(xiàn)的第二顆隕石。

隔熱罩巖隕石

隔熱罩巖隕石是美國機(jī)遇號火星車于2005年1月在火星上發(fā)現(xiàn)的一顆籃球大小的鐵隕石。機(jī)遇號完全是在偶然中發(fā)現(xiàn)這顆隕石的，因?yàn)樗驮诨鹦擒噥G棄的隔熱罩附近（因此得名）。這是第一顆在地球以外的行星上發(fā)現(xiàn)的隕石，也是在地球之外的太陽系中發(fā)現(xiàn)的第三顆隕石。

黎巴嫩隕石

2014年，好奇號火星車在駛向夏普山的途中發(fā)現(xiàn)一塊巨大的隕石，被科學(xué)家命名為“黎巴嫩”（又稱“怪獸”）。其寬近2米，由金屬鐵組成，在其附近還有一個較小的塊體。該隕石的發(fā)現(xiàn)地較平坦，沒有留下撞擊坑，可能是因?yàn)榻?jīng)過數(shù)百萬年甚至數(shù)十億年的侵蝕而被抹平了。黎巴嫩隕石是好奇號于2012年登陸火星后發(fā)現(xiàn)的第一塊隕石。

卵石隕石

2016年，好奇號火星車在夏普山發(fā)現(xiàn)一塊高爾夫球大小的隕石。好奇號搭載的化學(xué)相機(jī)第一次發(fā)射激光脈沖對其進(jìn)行成分分析，確定為一塊鐵隕石，好奇號科學(xué)團(tuán)隊(duì)因其外觀將其命名為“卵石”。

可可隕石

好奇號于2 0 2 3年1月2 8日又有新發(fā)現(xiàn)， 在夏普山的含硫酸鹽區(qū)域發(fā)現(xiàn)一個銀白色的“疙瘩”（直徑約30厘米），在周圍鐵銹色的背景下格外醒目。通過好奇號搭載的化學(xué)相機(jī)發(fā)射的激光脈沖，確認(rèn)其成分為鐵、鎳金屬，并取名“可可”。

首塊疑似地球隕石

在太陽系早期，由于受巨行星木星和土星軌道遷移的影響，內(nèi)太陽系星體之間的相互碰撞十分頻繁。既然月球和火星巖石能通過小行星撞擊被地球捕獲，那么地球巖石理應(yīng)也有機(jī)會通過小行星撞擊飛濺到月球和火星上。

阿波羅14號任務(wù)帶回的巖石樣本中有一個角礫巖塊，編號14321，重約9千克。切開這塊巨石，研究小組發(fā)現(xiàn)一個花崗質(zhì)巖屑，其中包含兩顆鋯石。鋯石是其形成過程中時間、溫度和壓力的忠實(shí)記錄者，是研究類地行星巖漿演化歷史的極其重要的礦物。迄今地球上最古老的巖石樣品就是在澳大利亞杰克山發(fā)現(xiàn)的鋯石，于44億年前結(jié)晶形成。阿波羅14號任務(wù)帶回的樣品中發(fā)現(xiàn)的這兩顆鋯石大約有41億年的歷史，形成于太陽系早期被稱為“晚期重轟炸”的動蕩時期。

研究小組根據(jù)這兩顆鋯石中的鈦元素含量，推測這個結(jié)晶壓力對應(yīng)月表以下170千米深度，而雨海附近的撞擊坑深度只能達(dá)到30～70千米。然而在地球上，這個結(jié)晶壓力對應(yīng)的地下深度僅約20千米，這個深度很容易被撞擊出來，從而有可能濺射到月球表面。另外，這兩顆鋯石對應(yīng)的結(jié)晶溫度和氧逸度指示是富氧和富水的環(huán)境，這在月球上是極其罕見的，但富氧、富水的環(huán)境在地殼中很尋常。因此研究小組認(rèn)為，這兩顆鋯石是在地殼環(huán)境中形成的，受到小行星撞擊后濺射到了月球表面，是其他星球上發(fā)現(xiàn)的第一塊地球隕石。

也有觀點(diǎn)認(rèn)為，這兩顆鋯石代表的巖石樣本是月球形成雨海盆地時的撞擊碎片，即來自月球深部，而非來自地球。畢竟，地球有很厚的大氣層，其逃逸速度（11.2千米/秒）比火星（5.0千米/ 秒）和月球（2.4千米/ 秒）快得多，因此在火星和月球上找到地球隕石的概率應(yīng)非常低。

首次在月球背面發(fā)現(xiàn)隕石

嫦娥四號探測器于2019年1月成功著陸于月球背面的南極- 艾特肯盆地的馮·卡門撞擊坑中，其搭載的玉兔二號巡視器隨后對月表開展巡視探測。2021年，國家空間科學(xué)中心劉洋研究團(tuán)隊(duì)基于獲取的具有超高空間分辨率的影像與光譜數(shù)據(jù)，首次在月表原位識別出了年齡在100萬年以內(nèi)的碳質(zhì)球粒隕石撞擊體殘留物，這是國際上首次在月球背面發(fā)現(xiàn)隕石證據(jù)。碳質(zhì)球粒隕石富含有機(jī)物和水，表明碳質(zhì)小行星撞擊可能至今仍在為月球提供水源。

小行星撞擊貫穿了月球和太陽系其他類地天體的形成與演化歷史。除了上述著名的隕石代表，以英國曼徹斯特大學(xué)喬伊教授為代表的學(xué)者在阿波羅 11號、12號、15號、16號以及月球16號帶回的月壤中，發(fā)現(xiàn)了大量的微隕石（直徑20～300微米），其中不僅包括地球上常見的球粒隕石和鐵隕石，還有地球上暫時沒有發(fā)現(xiàn)的富銥的鐵隕石。

在太陽系早期，星體間的撞擊規(guī)模大、頻率高，隨著時間推移，規(guī)模和頻率雖然均大幅降低，但撞擊依然在不斷發(fā)生。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2009—2016年，月球表面新增加了至少222個隕石撞擊坑，比研究人員預(yù)期的要多出33%，這意味著，“未來在月球上執(zhí)行考察任務(wù)的航天員必要時還需要蹲下躲避太空巖石的迎頭撞擊”。由于月球沒有大氣對隕石進(jìn)行減速，因此即便是毫米級的小隕石，也能像子彈一樣高速度地長驅(qū)直入，對人員和設(shè)備安全構(gòu)成巨大威脅，這將是中國未來建設(shè)月球基地不得不直面的重大課題。

本文轉(zhuǎn)自微信公眾號“中國科學(xué)院紫金山天文臺”