陨石诉说月球起源

大约10年前坠落在美国加利福尼亚州诺瓦托的陨石揭露了一个巨大的秘密:这块44.72亿年前从地球离家出走的巨石是月球诞生的首位目击者!

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这块陨石于2012年10月17日坠落地球。即便它划过天空的轨迹没有登上任何一家国际媒体的头条,多家当地日报还是给予了它相当的关注。

还多亏了这些报道。正是在读完一份晨报后,一名诺瓦托居民开始在车库周围搜寻……最终找到一块62克的陨石,大气层之旅把它烧得焦黑。

美国国家航空航天局(NASA)和加利福尼亚大学陨石专家彼得·詹尼斯肯(Peter Jenniskens)和尹庆朱(Qing-zhu Yin)团队闻讯赶来。根据目击证词,他们最终找到了6块碎片。更幸运的是,他们发现这块陨石刚好被NASA全天陨星监测摄像项目(CAMS)用于记录全年流星轨迹的摄像机拍到了。

“能同时获得陨石样本和其精确轨迹的情况实属罕见。”法国里昂高等师范学院地球化学家弗雷德里克·穆瓦尼耶(Frédéric Moynier)介绍道。

两年来,这些来自诺瓦托的陨石碎片被打碎、焚烧、碾压,并置于磁场之中,以获得各种信息——彼得·詹尼斯肯和尹庆朱认为这颗陨石揭开了月球诞生的秘密!

这颗专家口中的“球粒陨石”十分普通,来自火星与木星之间的小行星带,确切地说属于小行星带中心位置的L型小行星。

重要的是,这颗陨石含有磷灰石(一类含钙的磷酸盐颗粒),矿物学家对此极感兴趣,因为其中含有放射性铀,而铀经过数千年的衰变将成为铅。“通过测量其铅含量,我们可以了解陨石形成的时间。”弗雷德里克·穆瓦尼耶解释说,这样就可以知道它的年龄。

或者说,它的所有历史。因为科学家认为诺瓦托陨石有三段历史,曾经三次受热并冷却,这意味着它遭受过三次重大撞击。“这是个教科书般的例子。”尹庆朱激动地说道。

最后一次撞击是在900万年前,彼得·詹尼斯肯表示,毫无疑问是这次撞击改变了陨石的运行轨迹,使其开始朝地球坠落。

第二次撞击发生在4.73亿年前。天文学家知道在那个时期,小行星带发生了某个事件,并产生了一系列连锁反应。“我们已经通过其他陨石了解这个时期,并且在地球上发现了一些化石,证明当时有过一场巨大规模的流星雨。”尹庆朱介绍说。

至于诺瓦托陨石所受的第一次撞击,分析结果表明那是在44.72亿年前。对于陨石来说,这是一个非常年轻的年龄。“大多数球粒陨石的年龄在45.6亿年以上,与太阳系形成的时间基本吻合。而诺瓦托陨石的形成迟了近1亿年。”加拿大西安大略大学宇宙化学家奥德蕾·布维耶(Audrey Bouvier)解释说。

巧的是,太阳系形成1亿年后恰好发生了一件大事:地球被一颗火星大小的行星撞击,从而诞生了月球。

这块陨石是否还保留着这场“大灾变”的印记?它是否由形成月球的这场冲击产生的热量所铸就?

 “模型显示这次撞击朝各个方向抛出大量巨石:至少相当于目前地球质量的5%!”尹庆朱表示,“其中一部分极有可能在小行星带稳定了下来……”研究人员相信铭刻在诺瓦托陨石上的那个时刻并不是一个巧合,它正是那些撞击碎片之一。

因此,它所叙述的历史,也是我们地球的历史。

在月球诞生的同时,它也诞生于地球。离开地球后,它在小行星带度过了40亿年的安静生活,随后又经历了两次撞击……最终落叶归根回到了故乡。

诺瓦托陨石分析三部曲

研究人员花了近两年时间来复原这颗陨石的历史,从它2012年10月17日的坠落,追溯到它44.72亿年前的出生之日……

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搜索碎片

陨石坠落在旧金山湾西部,根据气象雷达的记录可以精确定位出坠落区域。

重建轨迹

陨石碎片划过天空的明亮痕迹(如图所示)被NASA的摄像机捕捉到,基于此可以精确计算出它的轨迹和轨道。

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样本分析

研究人员共发现6块碎片,其中2块被碾压、焚烧并置入磁场。电子显微镜观测显示,它们包含熔融的岩石,根据其组成物质可以推算出陨石受冲撞的时间。

陨石追溯撞击时间

这可能是第一次发现原始撞击产生的碎片。利用它,对月球诞生时间的断代可以精确到百万年的水平,从而为天文学家研究多年的这段月球诞生史画上句号。

当然,科学家希望在其他陨石上也能找到“大灾变”的痕迹,这样就能把上一段话中的“可能”去掉了。一件样本的确不够。“还得看看其他球状陨石是否也有同样的年龄。”奥德蕾·布维耶指出,“如果我们没有其他证据,就很难排除另一种可能性:这颗陨石只是小行星带中一次普通撞击的产物。”

这可能只是个时间问题。美国西南研究院(SwRI)行星科学部的威廉·波特克(William Bottke)和亚利桑那大学的提莫西·斯温德勒(Timothy Swindle)重新检视了对过往30多个陨石样本的分析,从中寻找“大灾变”留下的痕迹。“在我们的研究结果发表之前,我们只能说,没错,从其他陨石中也能找到‘大灾变’的痕迹。”威廉·波特克透露。

这也就是彼得·詹尼斯肯和尹庆朱如此确信的原因,确信找到了第一位见证今日地球和月球诞生的目击者,确信率先找到了太阳系最大灾变的一位幸存者。

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