为什么南极陨石能揭晓地球起源之谜

2021/1/21 9:31:30 来源:新浪科技 作者:叶倾城 责编:骑士

北京时间 1 月 21 日消息,1909 年 1 月中旬,数名研究人员拉着数百公斤重的物资顶着南极刺骨的寒风前行,途中还面临着危险的冰面裂缝,他们行进了 1000 多公里,由于环境太恶劣,无法使用交通工具,他们只得徒步行进,确定地球磁南极位置,该研究团队中的道格拉斯 · 莫森和埃奇沃斯 · 大卫花费了几十年时间探索神秘的南极地区,南极隐藏的陨石或将揭晓地球的起源谜团。

南极陨石搜寻计划的志愿者正在寻找陨石。该陨石上闪闪发光的熔变壳表明它可能是一个无球粒陨石。

一个世纪之后,南极科学研究仍面临着严峻挑战,虽然南极地区自然条件恶劣,地表贫瘠,但是可以通过勘测分析陨石发现地球起源之谜,每年,美国史密森学会科学家从南极洲采集数百块陨石,它们将揭示地球和太阳系起源的具体细节。

1969 年,南极工作的日本冰川学家发现了 7 块陨石,并认为它们来自不同的陨石,随后掀起了一股南极陨石搜寻热潮,7 年之后,来自日本和美国的研究人员组织了一项联合任务,期望发现更多的南极陨石样本。很快陨石搜寻活动变成每年一次的勘测活动,40 多年后,美国科学家累积从南极洲采集了大约 2.3 多万颗陨石,这占美国国家陨石收藏单个标本的 90-95%,该样本由史密森尼国家自然历史博物馆收藏和保管。

为什么南极洲的陨石颇具研究价值?

南极洲是地球上最冷、最干燥的地区,它形成了一个天然冰柜,能将陨石完好保存,一旦陨石冻结成冰,冰川的移动就会将它从北极带到南极洲海岸。

史密森尼国家历史博物馆陨石馆馆长蒂姆 · 麦考伊说:“南极洲的冰就像一条自然传送带,当冰碰撞到横贯南极的山脉时,它试图越过山脉,南极强风吹了冰,最终仅留下表面岩石。”

研究人员从麦克默多站出发进行探索,这是一个由美国运营的南极科学研究站。

每年 11 月,总会有一些科学家穿过横贯南极山脉以南的高原,用大约 6 个星期的时间采集陨石样本,研究人员不会像第一批南极探险者一样面临着相同的困难,但他们并非未遇到障碍,据悉,每年大约四分之一至三分之一的时间被证明不适合进行勘测工作,由于高速寒风、光线非常差,使得南极地面特征十分荒凉贫瘠,四处都是白茫茫一片。

同时,研究小组还面临着心理上的挑战,有时,南极洲给人的感觉比太空更加孤立无援,一些宇航员利用南极洲的环境特征进行心理训练,为未来到达国际空间站做好准备工作。

史密森学会研究地质学家卡里 · 科里根说:“所有与我们合作过的宇航员都说,南极洲就像国际空间站一样,我曾两次到南极洲采集陨石样本,只不过在国际空间站,他们与任务控制中心保持着持续联系,而我们每天打一个电话告诉基地我们一切安好。”

在几周的时间里,科学家收集了数百块陨石,大小从 M&M 豆到足球不等,但大多数陨石都是拳头大小,科学家首先要确定他们是陨石还是地球上的岩石,相比之下陨石有一层又薄又暗的涂层——“熔变壳”。

科里根说:“当陨石穿过大气层时,由于接触到的外界温度较高,穿过大气层时摩擦作用会使陨石表面熔化,如果陨石穿过大气层时没有燃烧殆尽,坠落到地面时就会形成一层熔变壳。”

科学家会用陨石做什么?

科学家将收集到的陨石冷冻起来,然后将它们从野外环境运送到位于德克萨斯州休斯顿市的美国宇航局约翰逊航天中心,该航天中心的研究人员将陨石样本解冻,并提取少量样本送到史密森学会进行化学分析。

科里根说:“最终其他研究人员都来找我们,我们是陨石‘长期守护者’,研究人员对陨石样本进行分类后,将它们储存在博物馆外一栋建筑中,为了防止锈蚀、风化或者矿物质浸出,陨石样本被保存在充满氮气的箱子中。”

即使科学家们在研究陨石样本,它们也会保存在装满氮气的容器中。

他还指出,通常人们使用液氮使物质保持冷冻,而我们使用干燥的氮防止陨石样本暴露在水和大气的其他物质中。事实上,南极陨石并不像其他地区坠落的陨石四周存在着有机物质,因此它们提供了太阳系形成过程未遭受污染的快照。

麦考伊说:“地球持续处于风化状态,火山活动和板块运动破坏着地球岩石,地球形成后 5 亿年的相关历史痕迹都已消失,来自太阳系小行星带的大多数陨石历史可追溯至 40 亿年前,所以如果我们想了解太阳系前 5 亿年的历史,只有通过陨石才能获得重要证据。”

陨石能告诉我们什么?

地质学家评估称,南极地区采集的 99% 陨石样本来自于太阳系小行星带,而来自月球和火星的陨石不足 1%,大多数陨石是球粒陨石,这是一种叫做陨石球粒的小颗粒组成的非金属陨石,其中一些陨石球粒含有太阳系形成之前的矿物碎片。

科里根说:“这些太阳系形成之前的矿物碎片被称为太阳前颗粒,我们认为它们来自于太阳星云刚形成时附近爆炸的一颗恒星,其中一种球粒陨石被称为碳质球粒陨石,科学家认为它含有的水可能形成了地球海洋。”

麦考伊说:“我们认为它们来自一种叫做 C 型小行星,前不久美国宇航局 OSIRIS Rex 任务勘测了贝努小行星,科学家设计并实施这项历时多年的任务,部分目的是寻找产生海洋和地球上生命的含水矿物类型。”

球粒陨石是由更小的球粒组成的,科学家们用它们来研究岩石的起源,或将揭晓地球起源之谜,以及太阳早期演变过程。

收集到的其他陨石是铁核,研究人员可通过它研究行星是如何形成的,麦考伊说:“这是一个非常有趣的问题,我们将在 2022 年发射一项名为普赛克的太空任务,我们将参观我们认为可能漂浮在太空中的远古小行星的剥离铁核。”

南极采集的陨石样本启发并指导了这些太空任务,同时也帮助科学家分析返回的物质,随着每一块新陨石的收集和研究,科学家们将揭晓地球起源之谜,以及太阳系早期阶段演变的重要线索。

麦考伊说:“事实上我们已登陆月球,并在火星表面部署了多个火星车展开勘测探索,同时,我们在南极洲发现了这些极具价值的陨石样本,这个相对适度的项目在很大程度上决定了我们将揭晓怎样的太阳系谜团。”

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关键词:陨石地球

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