為什么南極隕石能揭曉地球起源之謎

2021/1/21 9:31:30 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責編:騎士

北京時間 1 月 21 日消息,1909 年 1 月中旬,數名研究人員拉著數百公斤重的物資頂著南極刺骨的寒風前行,途中還面臨著危險的冰面裂縫,他們行進了 1000 多公里,由于環境太惡劣,無法使用交通工具,他們只得徒步行進,確定地球磁南極位置,該研究團隊中的道格拉斯 · 莫森和埃奇沃斯 · 大衛花費了幾十年時間探索神秘的南極地區,南極隱藏的隕石或將揭曉地球的起源謎團。

南極隕石搜尋計劃的志愿者正在尋找隕石。該隕石上閃閃發光的熔變殼表明它可能是一個無球粒隕石。

一個世紀之后,南極科學研究仍面臨著嚴峻挑戰,雖然南極地區自然條件惡劣,地表貧瘠,但是可以通過勘測分析隕石發現地球起源之謎,每年,美國史密森學會科學家從南極洲采集數百塊隕石,它們將揭示地球和太陽系起源的具體細節。

1969 年,南極工作的日本冰川學家發現了 7 塊隕石,并認為它們來自不同的隕石,隨后掀起了一股南極隕石搜尋熱潮,7 年之后,來自日本和美國的研究人員組織了一項聯合任務,期望發現更多的南極隕石樣本。很快隕石搜尋活動變成每年一次的勘測活動,40 多年后,美國科學家累積從南極洲采集了大約 2.3 多萬顆隕石,這占美國國家隕石收藏單個標本的 90-95%,該樣本由史密森尼國家自然歷史博物館收藏和保管。

為什么南極洲的隕石頗具研究價值?

南極洲是地球上最冷、最干燥的地區,它形成了一個天然冰柜,能將隕石完好保存,一旦隕石凍結成冰,冰川的移動就會將它從北極帶到南極洲海岸。

史密森尼國家歷史博物館隕石館館長蒂姆 · 麥考伊說:“南極洲的冰就像一條自然傳送帶,當冰碰撞到橫貫南極的山脈時,它試圖越過山脈,南極強風吹了冰,最終僅留下表面巖石?!?/p>

研究人員從麥克默多站出發進行探索,這是一個由美國運營的南極科學研究站。

每年 11 月,總會有一些科學家穿過橫貫南極山脈以南的高原,用大約 6 個星期的時間采集隕石樣本,研究人員不會像第一批南極探險者一樣面臨著相同的困難,但他們并非未遇到障礙,據悉,每年大約四分之一至三分之一的時間被證明不適合進行勘測工作,由于高速寒風、光線非常差,使得南極地面特征十分荒涼貧瘠,四處都是白茫茫一片。

同時,研究小組還面臨著心理上的挑戰,有時,南極洲給人的感覺比太空更加孤立無援,一些宇航員利用南極洲的環境特征進行心理訓練,為未來到達國際空間站做好準備工作。

史密森學會研究地質學家卡里 · 科里根說:“所有與我們合作過的宇航員都說,南極洲就像國際空間站一樣,我曾兩次到南極洲采集隕石樣本,只不過在國際空間站,他們與任務控制中心保持著持續聯系,而我們每天打一個電話告訴基地我們一切安好?!?/p>

在幾周的時間里,科學家收集了數百塊隕石,大小從 M&M 豆到足球不等,但大多數隕石都是拳頭大小,科學家首先要確定他們是隕石還是地球上的巖石,相比之下隕石有一層又薄又暗的涂層——“熔變殼”。

科里根說:“當隕石穿過大氣層時,由于接觸到的外界溫度較高,穿過大氣層時摩擦作用會使隕石表面熔化,如果隕石穿過大氣層時沒有燃燒殆盡,墜落到地面時就會形成一層熔變殼?!?/p>

科學家會用隕石做什么?

科學家將收集到的隕石冷凍起來,然后將它們從野外環境運送到位于德克薩斯州休斯頓市的美國宇航局約翰遜航天中心,該航天中心的研究人員將隕石樣本解凍,并提取少量樣本送到史密森學會進行化學分析。

科里根說:“最終其他研究人員都來找我們,我們是隕石‘長期守護者’,研究人員對隕石樣本進行分類后,將它們儲存在博物館外一棟建筑中,為了防止銹蝕、風化或者礦物質浸出,隕石樣本被保存在充滿氮氣的箱子中?!?/p>

即使科學家們在研究隕石樣本,它們也會保存在裝滿氮氣的容器中。

他還指出,通常人們使用液氮使物質保持冷凍,而我們使用干燥的氮防止隕石樣本暴露在水和大氣的其他物質中。事實上,南極隕石并不像其他地區墜落的隕石四周存在著有機物質,因此它們提供了太陽系形成過程未遭受污染的快照。

麥考伊說:“地球持續處于風化狀態,火山活動和板塊運動破壞著地球巖石,地球形成后 5 億年的相關歷史痕跡都已消失,來自太陽系小行星帶的大多數隕石歷史可追溯至 40 億年前,所以如果我們想了解太陽系前 5 億年的歷史,只有通過隕石才能獲得重要證據?!?/p>

隕石能告訴我們什么?

地質學家評估稱,南極地區采集的 99% 隕石樣本來自于太陽系小行星帶,而來自月球和火星的隕石不足 1%,大多數隕石是球粒隕石,這是一種叫做隕石球粒的小顆粒組成的非金屬隕石,其中一些隕石球粒含有太陽系形成之前的礦物碎片。

科里根說:“這些太陽系形成之前的礦物碎片被稱為太陽前顆粒,我們認為它們來自于太陽星云剛形成時附近爆炸的一顆恒星,其中一種球粒隕石被稱為碳質球粒隕石,科學家認為它含有的水可能形成了地球海洋?!?/p>

麥考伊說:“我們認為它們來自一種叫做 C 型小行星,前不久美國宇航局 OSIRIS Rex 任務勘測了貝努小行星,科學家設計并實施這項歷時多年的任務,部分目的是尋找產生海洋和地球上生命的含水礦物類型?!?/p>

球粒隕石是由更小的球粒組成的,科學家們用它們來研究巖石的起源,或將揭曉地球起源之謎,以及太陽早期演變過程。

收集到的其他隕石是鐵核,研究人員可通過它研究行星是如何形成的,麥考伊說:“這是一個非常有趣的問題,我們將在 2022 年發射一項名為普賽克的太空任務,我們將參觀我們認為可能漂浮在太空中的遠古小行星的剝離鐵核?!?/p>

南極采集的隕石樣本啟發并指導了這些太空任務,同時也幫助科學家分析返回的物質,隨著每一塊新隕石的收集和研究,科學家們將揭曉地球起源之謎,以及太陽系早期階段演變的重要線索。

麥考伊說:“事實上我們已登陸月球,并在火星表面部署了多個火星車展開勘測探索,同時,我們在南極洲發現了這些極具價值的隕石樣本,這個相對適度的項目在很大程度上決定了我們將揭曉怎樣的太陽系謎團?!?/p>

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關鍵詞:隕石,地球

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