“天外来客”到访地球 寻找正确认识它的方式

2019年10月20日 09:03 次阅读 稿源:中科院国家天文台 条评论

前几天我们讲了看到流星不要“盲目追星”,今天,我们来讲讲这些“天外来客”的“正确打开方式”。大家是不是都关注了10月11日凌晨,吉林松原的上空疑为陨石坠落的新闻呢?作为一名“天外来客”,陨石是科学家们了解宇宙的窗口,目前确认了多少颗陨石?它又有那些分类呢?

陨石(Meteorite)是来自外太空,穿越地球(或其它行星)的大气层并与之撞击后,未被毁坏的小行星或流星体的残余部分。与深空探测采样返回的地外样品相比,降落在地球的陨石是自然免费赠予人类用于研究地外物质的天然“考古”样品。

截至到2019年10月12日,国际陨石学会已正式命名的陨石多达61929个,其中大部分陨石是来自于火星和木星之间的小行星带(Asteroidal Belt),少量来自火星和母体较大的月球(仅1%,数据来源:Meteoritical Bulletin)。

根据化学成分、矿物结构和同位素组成等差异,陨石有多种分类方案,最常见的是将陨石分为球粒陨石(Chondrite)和非球粒陨石(Non-chondrite)两大类(Krot et al., 2005)。其中,球粒陨石是最常见的一种陨石类型,占已收集陨石数量的85%以上,主要特点是含有圆球状的硅酸盐矿物集合体球粒;非球粒陨石的母体经历了不同程度的熔融分异作用,常常不含球粒。


图1.普通球粒陨石的手标本照片和背散射电子图像(来自国家天文台月球与深空探测研究部的蔡司Supra-55场发射扫描电子显微镜)


图2.钙长辉长无球粒陨石(Eucrite)的背散射电子图像(来自国家天文台月球与深空探测研究部的蔡司Supra-55场发射扫描电子显微镜)

根据化学成分的不同,球粒陨石又可以分为(陨石分类的单位为群):碳质球粒陨石(Carbonaceous Chondrite),普通球粒陨石(Ordinary Chondrite)、顽辉石球粒陨石(Enstatite Chondrite),以及后续发现的R(Rumuruti)群球粒陨石和K(Kakangari)群球粒陨石。前三类球粒陨石又可以细分为13个群。其中,碳质球粒陨石含有更多的碳和基质,成分更为原始,细分为8个群(CI, CM, CO, CR, CB, CH, CV和CK);普通球粒陨石包括3个群:高铁群(H群),低铁群(L群)和低铁低金属(LL群);顽辉石球粒陨石可以分为高铁群(EH群)和低铁群(EL群)。每个群的全岩化学成分、矿物特征和氧同位素组成等均落在特定的小范围内,不同群之间相互混合的情况较少,偶尔在陨石基质中出现其他陨石群的碎片,这说明每个群的球粒陨石的母体各不相同。

根据NASA近地天体研究中心(Center for Near Earth Object Studies)的资料,近日长春陨石降落的北京时间为2019年11日0点16分36秒,空爆中心位于东经122.9度,北纬44.3度,位于内蒙古通辽市东北75公里左右,距离长春西北部约200公里。陨石撞击体的直径2至4米左右,速度为14Km/s,预估可能有1至10千克的陨石能够到达地面,撞击时释放的能量为570吨黄色炸药(TNT当量)。目前由于缺少样品的实验室分析,该陨石的具体分类尚未可知。


图3.长春陨石降落(引自网络)

这并不是长春观察到的唯一一次降落陨石。早在1976年3月8日15时,吉林市永吉县及蛟河市就曾发生过目前世界上规模最大的一次陨石坠落事件,500平方公里的平原地域内共收集到较大陨石138块,总重2616公斤,其中最大的一块重量达1770公斤。后续的科学研究表明,该陨石属于H型球粒陨石。


图4.吉林陨石(引自百度百科)

除了长春陨石降落之外,2018年6月1日降落于西双版纳的曼桂陨石是最近发生在我国境内的另一次陨石降落事件。该次陨石降落在20km²区域内,共收集了约500块样品,总重约50kg。根据国家天文台电子探针实验室的成分分析结果,该陨石属于L型普通球粒陨石,曾经历过比较强烈的冲击变质作用。NASA的近地天体研究中心,没有该次陨石降落的记录资料,可能是由于该次陨石撞击体直径较小。


图5.曼桂陨石手标本照片(红色表示氧化斑点,SMV表示黑色冲击熔脉,引自计江龙等,2019)

2013年2月15日,降落于俄罗斯的Chelyabinsk陨石是自1908年Tunguska以来,陆地上发生的最大一次陨石撞击事件。根据化学成分分析结果,该陨石属于LL型普通球粒陨石。Chelyabinsk陨石撞击释放的总能量相当于44万吨黄色炸药(TNT当量),接近广岛核弹能量的34倍,是长春陨石降落的770倍!即使如此,Chelyabinsk陨石撞击释放的能量仍尚不足以造成地震事件,长春陨石降落之前的地震与此次陨石降落关系不大。

该陨石降落不久,来自俄罗斯、美国、芬兰、荷兰、挪威、日本、韩国、中国、德国的科学家,利用天文学、地球物理、气象学、宇宙化学等多学科对该陨石开展了综合研究,为近地小行星的研究和制定行星减灾保护战略提供依据。


图6.俄罗斯Chelyabinsk陨石不同时间的降落照片(数字标记高度,单位Km,引自Popova等,2013)

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