隕石

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鐵隕石

隕石是起源於外太空,撞擊到地球表面後殘存的天然物體。當它還在太空時稱為流星體,當他進入大氣層時,撞擊壓力使這個物體被加熱和放射出光線,於是成為火球,也就是所謂的流星火球這個名詞顯示這是來自地球之外並與地球碰撞的一個物體,或是極端明亮,類似火球這樣的流星最終將撞擊到地球的表面。

更通俗的說,隕石是來自太空中任何地方,落在表面上的自然天體月球[1][2]火星[3]上也發現到了隕石。

隕石因為撞擊或經過大氣層時發光成為流星時被觀測到而被尋獲的稱為墜落隕石,所有其它的隕石都稱為發現隕石。截至2010年2月,全世界收藏的墜落隕石標本大約有1,086顆;相對的,被認定的發現隕石則有38,660顆[4]

隕石在傳統上被分為三大類:石隕石是岩石,主要的成分是矽酸鹽礦物鐵隕石有很大部分的成分是鐵-鎳;石鐵隕石則包含大量的金屬及岩石的成分。現代的分類法則依據隕石的結構、化學和同位素的組成和礦物來分組,詳見隕石分類

命名[編輯]

隕石迄今都以找到的地方來命名[5],通常使用鄰近的城市或地理特徵的名稱。如果在一個地區發現了許多的隕石,則在名稱之後會跟隨著數字(例如,ALH 84001)。有些隕石會有非正式的暱稱:阿拉巴馬州夕拉科加隕石有時被稱為霍奇斯隕石,因為它擊中了安妮·霍奇斯這名女子;迪亞布洛峽谷隕石形成的巴林傑隕石坑有一打以上的別名。但是,經由隕石協會公布官方命名的唯一名稱,是科學家、目錄以及大多數的收藏家最常使用的名稱。

File:石鐵隕石的撞擊痕
這塊是具有含見撞擊痕的石鐵隕石

墮落現象[編輯]

在1868年墜落在威斯康辛的隕石(全圖).

大多數流星體都在穿越大氣層時瓦解,但是,估計每年仍有500顆左右,小至彈珠大至籃球的隕石落在地面上;而其中只有5或6顆能被科學家尋獲。少數隕石大到足以產生隕石坑,相反的,它們到達表面時都已經達到終端速度,絕大部分只能造成一個小坑。即使如此,隕石的墜落仍會對財產、牲畜和人員造成傷害。

Campo del Cielo隕石上有個天然的洞。

非常大的隕石可能在撞擊到地面時仍保有它們在宇宙中的大部分速度(能量),留下以超高速造成的撞擊坑。坑洞的類型與尺寸、成分、碎片和撞擊時的角度都有關係。這種撞擊的力量有著巨大的破壞潛力[6][7]。在地球上最常見的超高速撞擊坑事件都是鐵隕石造成的,因為它們最容易穿越大氣層。例如,巴林傑隕石坑奧德薩隕石坑瓦巴坑狼溪隕石坑;都與鐵隕石有關。相反的,即使相對來說很大的岩石或冰的物體,像是彗星小行星,有數百噸的重量,都會在大氣層內被銷毀,而不能造成隕石坑[8]。雖然這種銷毀的事件是很罕見的,但是它們還是會造成相當大的撞擊事件,著名的通古斯事件可能就是這樣造成的。非常大的岩石體,直徑數百公尺或者更大,重量數以千萬噸計或者更大,可以抵達地球表面造成隕石坑,但非常罕見。通常,這種能量非常高的撞擊事件會造成全面的損壞,並且沒有隕石殘留下來。(第一個被發現與石隕石有關聯的隕石坑,是2006年五月提出報告的南非的摩洛袞隕石坑[9])。

有些現象,通常是流星體太小,會使得墜落的流星體不能產生超高速的隕石坑[10]有些流星體在通過地球大氣層時非常的明亮,就會產生火球,光度甚至足以和太陽抗衡,但是大部分都是比較暗淡,若出現在白天就不會受到人們的注意。流星有著各種不同的顏色,曾經被報告的顏色包括黃色、綠色和紅色。當產生碎裂時,也會出現閃光和噴發的現象。在隕石墜落時,經常會聽到爆炸聲和風聲,這些是由主要的碎片產生衝擊波造成音爆引起的事件。這些聲音可以在廣大的區域內聽到,甚至廣達數千平方公里。有時也會聽到吹口哨聲和噝聲,但瞭解的還不多。伴隨著火球,有時會有不常見的塵埃尾出現,並在天空中停留一段時間。

進入大氣層的過程中,流星體會被加熱,它們的表面會被熔化,經歷燒蝕的體驗。在這個過程中它們可以被塑造成各種的形狀,經常會在表面形成像拇指捺壓的痕跡,稱為氣印。如果流星體固定朝向一個方向,氣印便會消失,它們可能發展成錐狀的鼻錐或熱遮罩的形狀。當它們被減速,熔融的表面最後會凝固形成一層融合殼。在大多數的隕石,這一層是黑色的(一些無球粒隕石,熔解過的殼可能會有非常淡的顏色)。在石隕石,最深的熱影響層只有幾毫米;在鐵隕石,有著良好的熱傳導性,受到影響的金屬結構可能會深入表面下一公分。有些隕石報告指出,當隕石接觸到地面時是溫的,而不是熱的。但是報告間的差別很大,也有一些隕石的報告指出接觸到的墜落隕石是炙熱的[11][12],而也有報告指出表面有結霜的現象[13]

出現在大氣層中的流星體有時會碎裂成成隕石雨,數量的範圍從幾顆到上千顆都有。隕石雨散布的區域稱為散布場。散布場的形狀通常都是橢圓,並且長軸平行於流星體飛行的方向。在多數的情況下,隕石雨中最大的隕石都是在散布場中最遠的位置上被找到。

隕石的類型[編輯]

1971年10月5日17:00墜落於巴西聖保羅州Marília的Marília隕石,類型為球粒隕石H4。

絕大部分的隕石都是石隕石,可以分為球粒隕石無球粒隕石兩大類,只有6%的隕石是鐵隕石或混雜著岩石和金屬的石鐵隕石。現代的隕石分類頗為複雜,可以回顧Krot等人的論文(2007年)[14],總結了現代隕石的分類法。

墜落在地球上的隕石有86%是球粒隕石[4][15][16],它們因為含有圓形的小顆粒而得名。這些顆粒,或隕石球粒,的主要成分是在太空中自由漂浮時被熔化過的矽酸鹽礦物。有些類型的球粒隕石也包含少量的有機物質,包括胺基酸太陽系粒子。球粒隕石通常有45.5億歲的年齡,被認為是小行星帶中未能結合成大天體的物質。像彗星一樣,球粒的小行星是太陽系中最早和最原始的質點。球粒隕石常被稱為行星構造的建材

掉落在地球上的隕石有8%是無粒隕石(意味著它們不包含球粒),其中一些類似於地球上的鎂鐵質火成岩。大多數的無球粒隕石也是古老的熔岩,並且被認為是小行星地殼的材料。無球粒隕石的一個大家族(HED隕石)可能源自灶神星,其他的則衍生自不同的小行星。有兩個無球粒隕石的小族群是很特別的,它們太年輕而不像是來自小行星帶。其中一族來自月球,它們與阿波羅計畫月球計畫帶回的月球岩石相似;另外一族幾乎可以肯定是來自火星,並且是人類發現來自其他行星的唯一物質。

大約5%的墜落隕石是鐵合金共生的鐵隕石,像是錐紋石白沸石。大多數鐵隕石被認為來自多個曾經被熔解的小行星核心。如同在地球,高密度的金屬從矽酸鹽物質中分離出來,並沉澱至小行星的中心,形成核心。這顆小行星凝固之後,它與另一顆小行星相撞而碎裂。由於蒐集到的鐵隕石比例偏低,像是發現極大部分隕石的在南極,有可能鐵隕石實際墜落的百分比會低於5%。

石鐵隕石構成剩餘的1%,他們是鐵鎳金屬和矽酸鹽礦物的混合物。橄欖隕鐵是其中的一種,被認為是從有鐵核心的鐵核邊界被撞擊產生的隕石,另一種石鐵隕石是中隕鐵

雷公墨(英文的字源來自希臘的tektos,熔)本身不是隕石,但是自然界很稀罕的玻璃物體,大小只有數公分,大多數的科學家都認為是因為大隕石撞擊地球表面而產生的。有些研究人員認為雷公石源自於月球火山噴發的熔岩,但是這種理論在過去的數十年已經失去了許多的支持者。

隕石的再發現[編輯]

墜落隕石[編輯]

1938年的墜落隕石:貝內爾隕石,墜落在伊利諾州貝內爾時,擊中一輛汽車的座墊和消聲器。

大多數墜落隕石都是因為肉眼觀察到火流星,或是在地面上確實發現隕石撞擊坑,甚至是兩者都有。因此,儘管隕石撞擊在地球上各處的機率實際上應該是都相等的,但是經過驗證的墜落隕石傾向於集中在人口密度較高的地區,像是歐洲、日本和印度北部

少數的墜落隕石被自動觀測的攝影機觀測到,並經過計算墜落點的位置而尋獲。第一顆這樣找到的隕石是1959年墜落在捷克斯洛伐克(現在的捷克共和國)的普利布蘭(Příbram)隕石 [17]。在這個事件中,有兩架攝影機捕捉到這顆隕石還是火球時的影像。這兩個影像被用來確定墜落在地上的位置,更有意義的是,這是第一次準確的計算出軌道來找到隕石。

隨著普利布蘭隕石的墜落,許多國家的研究都瞄準墜落隕石,建立起自動觀測的程式。其中一個稱為"草園網路"的系統,是由史密松寧天文物理天文台從1963至1975年間在美國中西部運作的。這個計畫也觀測到隕石的下墜,「失落城市」球粒隕石,就是由這個計畫計算出軌道而尋獲的[18]。另一個加拿大的計畫,隕石觀察和發現計畫,在1971至1985年間執行,它也在1977年發現單獨一顆的「Innisfree」隕石[19]。最後,由發現普利布蘭隕石的原始捷克計畫衍生出的歐洲火球網路的觀測,也在2002年計算出軌道和發現「新天鵝堡」隕石[20]。NASA有一個檢測美國東南部的流星事件的自動化系統,可以計算出每晚所見流星的軌道、星等、地面軌跡和其它的參數[21]

發現隕石[編輯]

直到20世紀,被發現的隕石只有數百顆,而其中80%是很容易和在地的岩石區分出來的鐵隕石和石鐵隕石。到今天,每年報告被找到的石隕石仍都被認為是意外尋獲的。原因是包括哈威·H.·尼寧格的蒐集,在世界各地發現的隕石已經超過30,000顆以上,顯示隕石在地球表面各地的分布遠比過去認為的更為遼闊。

美國的大平原[編輯]

尼寧格的策略是在美國的大平原上搜尋隕石,因為廣大的耕種平原上的土壤中只有少量的岩石。在1920年代晚期至1950年代,它在這些地區旅行和教導當地人有關隕石的外觀,和如果它們認為發現了一顆隕石該如何處理,例如,在清理某個場地的過程中。結果新發現了200多顆的隕石,而大部分都是石隕石[22]

在1960年代的末期,在大平原中的新墨西哥州羅斯福鄉村被發現是尋找隕石的好場所。在1967年發現了幾顆隕石之後,在宣傳之下,隨後的幾年中新發現了100多顆的隕石標本,而且許多都是由伊萬威爾遜獨自一人發現的。總計,從1967年起在這個地區發現的隕石約有140顆。在發現的地區,是表面被淺而鬆的土壤覆蓋的硬質岩層。在黑色風暴事件的年代,鬆的土壤被吹離,留下的任何岩石和隕石就浮現在表面[23]

南極洲[編輯]

在南極洲發現,被認為有生命型式的隕石碎片,ALH84001的結構。

在1921年至1964年間,在南極只有少量數的隕石被發現。在1969年,第10次的日本南極研究探險隊在靠近大和山的一片藍色冰原上發現了9顆隕石。由於這次的發現,認為冰層的運動可能會使隕石集中到某些地區。在1973年,又在相同的地區發現了一打的隕石之後,一支日本的探險隊專程前往該地搜尋隕石,它們發現了將近700顆的隕石。

緊接著,美國在南極大陸另一側的傳聖塔提克山脈展開自己在南極洲尋找隕石的計畫:南極隕石搜索計畫。歐洲的團隊也在1980年代後期開始稱為"EUROMET"的計畫,由義大利繼續進行Nazionale di Ricerche計畫,在南極有系統的搜尋隕石。

中國的南極探險自2000年起成功的搜尋隕石;韓國自2007年開始蒐集隕石的計畫(KOREAMET),也已經找到了幾顆隕石[24]。自1974年以來,所有的這些探險總計蒐集到的隕石標本已經有23,000顆完成分類,並且還有更多尚未完成分類的。更多詳細的資料,可以參考哈崴(2003)的文章[25]

澳洲[編輯]

就在冰凍的南極沙漠發現大量隕石的同時,蒐集者發現在高溫的澳洲沙漠也能找到許多的隕石。在南澳西澳納拉伯地區已經找到了數打的隕石。從1971年迄今,有系統的搜尋已經找到超過500顆的隕石[26],其中大約300顆有明顯的特徵。在這些地區能夠發現隕石,是因為這兒是缺乏特徵、平坦的石灰岩平原地形,相對的在數萬年中,表面的風化沉積也較少,使得隕石沒有被埋葬或是破壞。表面暗黑的隕石與石灰岩卵石和岩石有很大的差異,在外觀上很容易分辨出來。

撒哈拉和商業的崛起[編輯]

在1986-87年,一組在利比亞東南方約100公里的多羅沙漠安裝探勘石油地震站網的德國團隊,在平原上發現了65顆隕石。數年後,一位沙漠愛好者看見科學家在南極發現隕石的照片,認為他在北非看見相似的事件。在1989年,他在利比亞和阿爾及利亞的幾處不同的地點找到了近百顆的隕石。之後的數年內,他與其他的人陸續發現了400多顆的隕石。發現隕石的地點都是沙漠石漠等荒漠的不毛之地:平坦、沒有特徵的地區,只有卵石和少量的沙礫[27]。深色的隕石在這些地方很容易被發現,而因為這些地方的乾燥,它們也被保存得很完好。在Dal al Gani隕石農場的情況是:有良好的地質,包括基底岩石(粘土、白雲石石灰石)的組成,和未被侵蝕的石英[28]

雖然隕石愛好者收集與出售的商業行為已經持續了數十年,但在1980年代和1990年代早期,在撒哈拉發現的隕石,多數都被博物館和類似的機構購買和保存,以供科學的研究或展覽之用。突然有大量的隕石可以利用,並且相對也很方便的找到(特別是與南極比較),導致商業性的隕石蒐集顯著的提高,這種活動在1997年於利比亞發現來自月球和火星的隕石之後更為活躍。在1990年代的後期,私人的隕石蒐集探勘隊已經出現在撒哈拉沙漠。以這種方法找到的隕石標本雖然還會被收集做為研究之用,但大部份的都被賣給私人的收藏者收藏。這些探險隊在阿爾及利亞和利比亞發現,經描述狀況良好的隕石總數已經超過了2000顆。

有關隕石交易的利益增長在撒哈拉國家間透過語詞傳播,隕石市場開始存在,特別是在摩洛哥,遊牧民族和當地人拿著在沙漠找到的隕石兜售。數以千計的隕石透過這種方法散佈出去,這些隕石絕大部分都缺乏在何時、何地,以及如何找到的資訊,他們通通稱為西北非隕石。

阿拉伯半島[編輯]

在1999年,隕石獵人在阿曼南部和中部的沙漠也收集到許多隕石的標本。在阿曼地區的多法Al Wusta礫石平原,Rub' al Khali以南的沙質沙漠,迄2009年中已經發現了5,000顆的隕石。其中還包括了大量的月球隕石和來自火星的火星的隕石,使得阿曼成為科學家和收藏家特別重視的一個地區。早期在阿曼的探測,主要是通過隕石的經銷商,但是由阿曼和歐洲科學家組成的國際小組,現在也在搜尋隕石標本。

目前在阿曼發現的隕石受到國際法的保護禁止私人收藏,但是隕石獵人不顧這些禁令繼續盜取這些被視為國際財富的隕石。 這項新法律惹出小小的國際事件,當要確實執行這一條法律和公告周知,因為長期以來受到監視的隕石獵人主要來自俄羅斯,但是他們的夥伴有來自美國,還有一些其他的歐洲國家。

麥加克爾白卡巴聖殿牆上的黑石長期以被歷史學家被認為是一塊隕石,但是在科學文獻上只有極少的資料[29]

美國西南部[編輯]

2006年在加州巴斯托正北方發現的石隕石(H5)。

從1990年代中期開始,業餘的隕石獵人開始在西南美國的乾旱地區搜尋。迄今可能已經有上上千顆的隕石在莫哈維沙漠(Mojave)、索諾蘭沙漠(Sonoran)、大盆地奇華胡安沙漠中乾涸的湖床(乾鹽湖)上被發現。重大的發現包括高級谷的104 Acapulcoite,這種隕石在美國境內只發現了兩顆[30][31];以及藍鷹隕石,在美洲境內找到的第一顆魯木路提型球粒隕石[32]。最重要的發現或許是在洛杉磯找到的火星隕石,是在莫哈維沙漠中的某處尋獲的,發現者Robert Verish只是為了辨識多年來在他家後院中的岩石[33]。在西南美國發現的一些隕石尚未正式提交給隕石命名委員會,很多玩家怕會被聯邦政府充公,而很不明智的不願公開發現地點的座標[34]。 有幾顆被發現的隕石目前在洛杉磯葛利芬天文台展示中。

歷史上的隕石[編輯]

分類[編輯]

全世界收集到的隕石約有3萬多塊,隕石根據所含金屬含量高低不同,可以分為:

隕石有大有小,最小的可能因燃燒變成微塵。大型隕石撞擊到地表會留下撞擊的痕跡,稱隕石坑。瀋陽隕石山上的古隕石曾是世界上發現的最大的一塊隕石,體積155×50×60立方厘米,但是1976年3月8日呈雨狀隕落在吉林市區的隕石總重量達2700公斤,其中最大的1號隕石重1770公斤,體積為117×93×84立方厘米。從而吉林隕石成為「世界隕石之最」[35]吉林隕石雨降落時,沒有造成一人一畜一物的傷害,實屬世界隕石雨降落歷史中所罕見。2005年1月美國國家航空暨太空總署火星越野車機遇號火星中央平原首次發現了地球以外天體上的隕石。 行星闖入大氣層後由於經受高溫高壓,會產生炸裂;熔點較低的鐵之類物質會被熔融分離成另一類隕石,所以主體隕石大都帶有熔殼,跌落到地面大多成球狀的或是扁圓的並通常帶有解體口,這類隕石較為普遍。

現在所發現的隕石上的組成都是由一致的地球上的元素組成的。在一些隕石當中曾發現有,還在一些隕石當中發現了構成生命物質基本成分之一的胺基酸,因此有一種假說認為地球上最初的生命來自宇宙,是隕石把生命帶來地球。

注釋[編輯]

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  33. ^ Meteoritical Bulletin entry for Los Angeles meteorite
  34. ^ [1]
  35. ^ 1976年4月21日中國新華社報導:「大量碎小隕石散落在吉林市郊區……最大的三塊隕石沿著原來飛行的方向繼續向西偏南方向飛去……最後一塊隕石在15時2分36秒墜地時,穿破1·7米厚的凍土層,陷入地下6。5米深處,在地面造成一個深3米,直徑2米多的大坑,當時震起的土浪高達數十米,土塊飛濺到百米以外……最大的三塊隕石,每塊重量超過了100公斤,最大的一塊重量為1770公斤,大大超過了美國收藏的目前世界上最大隕石的重量(1078公斤)。這次隕石雨,無論是數量,重量和散落的范圍,都是世界上罕見的……」