陨石

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陨石


陨石是来自物体的固体碎片,如彗星、小行星或流星体,起源于外层空间,经过大气层到达行星或月球表面后仍然存在。当物体进入大气层时,由于各种因素,如摩擦、压力和与大气气体的化学作用,都会使物体升温并辐射能量。然后它变成流星,形成火球。天文学家称最亮的流星为“火流星”。陨石的大小差别很大。对于地质学家来说,火流星陨石是一种大到足以形成陨石坑的陨石。

陨石在经过大气层和撞击地球时被观测到,然后被回收,这被称为陨石坠落。所有其他的都被称为陨石发现。截至2018年8月,世界上大约有1412次被观测到的陨石坠落并收集到相应的标本。截至2018年,有超过59200次证据充分的陨石发现。

传统上,陨石被分为三大类:石陨石,即岩石,主要由硅酸盐矿物组成;主要由金属铁镍组成的铁陨石;以及含有大量金属和岩石物质的石铁陨石。现代陨石分类方法根据陨石的结构、化学成分、同位素组成和矿物学将陨石分为不同的类群。小于2毫米的陨石属于微陨石。地外陨石是影响其他天体的物体,无论它们是否穿过了大气层。它们已在在月球[5][6]和火星上被发现。

铁陨石

铁陨石 Murnpeowie陨石, 一种铁陨石,表面有类似拇指印的痕迹 By James St. John - Flickr: Murnpeowie Meteorite, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=15757102 .

命名


陨石总是以它们被发现的地方命名,[8]通常是一个附近的城镇或地理特征。在一个地方发现许多陨石的情况下,名称后面可能会跟着一个数字或字母(例如,Allan Hills 84001或Dimmitt (b))。陨石学会指定的名称被科学家、编目员和大多数收藏家使用。

坠落现象


大多数流星体进入地球大气层时会解体。通常情况下,每年有5到10颗陨石坑被观测到,随后被科学家发现。很少有陨石大到足以形成大的撞击坑。相反,它们通常以终极速度到(自由落体)达表面,最多形成一个小坑。

大型流星体可能以其逃逸速度(第二宇宙速度)的很大一部分撞击地球,留下一个超高速撞击坑。撞击坑的类型将取决于撞击坑的大小、组成、破碎程度和入射角度。这种碰撞的力量有可能造成广泛的破坏。地球上最频繁的高速陨石坑事件是由铁流星体引起的,它们最容易完好无损地穿过大气层。铁流星体造成的陨石坑包括巴林杰陨石坑、敖德萨陨石坑、瓦巴尔陨石坑和沃尔夫克里克陨石坑;铁陨石与所有这些陨石坑都有关联。相比之下,即使是相对较大的石头或冰体,如小彗星或小行星,重达数百万吨,也会在大气中受到破坏,不会形成撞击坑。[12]虽然这种破坏事件并不常见,但它们可以导致相当大的震荡;著名的通古斯事件可能就是这样一个事件的结果。非常大的石质物体,直径数百米或以上,重达数千万吨或更多,可以到达地表并造成大的陨石坑,但非常罕见。这类事件通常是如此剧烈,以至于撞击体被完全摧毁,没有留下陨石。(2006年5月,南非的Morokweng陨石坑发现了第一个与大型陨石坑有关的石质陨石。[13])

一些目击陨石坑太小而不能产生高速陨石坑的现象被很好地记录下来。当流星穿过大气层时产生的火球可能看起来非常明亮,强度堪比太阳,尽管大多数火球要暗得多,甚至可能在白天都不会被注意到。各种颜色被报道过,包括黄色、绿色和红色。当物体破碎时,会发生闪光、爆炸和并能听到隆隆声,这可能是由音爆和主体碎片引起的冲击波造成的。这些声音可以在很宽的范围内听到,半径为100公里或更多。有时也能听到口哨声和嘶嘶声,但人们对它们的认知度很低。在火球经过之后,尘埃在大气中停留几分钟是很正常的。

由于流星体在进入大气层时被加热,它们的表面会融化并经历烧蚀。在这个过程中,它们可以被“雕刻”成各种各样的形状,有时会在它们的表面形成浅拇指印状的凹痕,称为regmaglypts。如果流星体保持一个固定的方向一段时间,没有翻滚,它可能会形成一个锥形的“前锥”或“隔热罩”形状。当它减速时,熔化的表层最终凝固成一个薄的融合壳,在大多数陨石上是黑色的(在一些无球粒陨石上,融合壳可能是非常浅的颜色)。在石质陨石上,热影响区最多只有几毫米深;在更具有导热性的铁陨石中,金属的结构可能受到表面以下1厘米高温的影响。不同报告报道,一些陨石在着陆时“热得不能摸”,而另一些则被认为冷到足以凝结水并形成霜。

在大气中经历破坏的流星体可能会以流星雨的形式落下,流星雨的范围从仅有的几个个体到数千个个体不等。流星雨落下的区域被称为其散落的区域。散布场通常呈椭圆形,主轴与飞行方向平行。在大多数情况下,最大的陨石在流星雨散落在区域的最远处。

橄榄陨铁

橄榄陨铁,石铁陨石 橄榄陨铁(石铁陨石)样品 (来自艾斯圭尔坠落) ,淡水河谷国际镍业有限公司在皇家安大略博物馆的展览 By User:Captmondo - Own work (photo), CC BY-SA 3.0,

球粒陨石

球粒陨石 马里亚陨石,一种球粒陨石 H4, 1971年坠落在巴西马里亚 By Gabisfunny - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3351601

陨石类型


大多数陨石是石质陨石,分为球粒陨石和无球粒陨石。只有6%的陨石是铁陨石,或者是岩石和金属的混合物,也就是铁质陨石(或石铁陨石)。陨石的现代分类是复杂的。Krot et al.(2007)[18]综述了现代陨石分类。

大约86%的陨石是球粒陨石,[4][19][20],这是以它们所含的小而圆的颗粒命名的。这些颗粒,或称球粒,主要由硅酸盐矿物组成,当它们在太空中自由漂浮时,似乎已经融化了。某些类型的球粒陨石也含有少量的有机物,包括氨基酸和前胚乳颗粒。球粒陨石通常有45.5亿年的历史,被认为代表了小行星带中从未合并成大型天体的物质。和彗星一样,球粒小行星也是太阳系中最古老、最原始的物质之一。球粒陨石通常被认为是“行星的组成部分”。

大约8%的陨石是无球粒陨石(意思是它们不含球粒),其中一些类似于陆地火成岩。大多数无球粒陨石也是古老岩石,被认为代表了不同星体的地壳物质。一个大的无球粒陨石家族(HED陨石)可能起源于灶神星家族的母体,尽管这一说法存在争议。其他的来自未知的小行星。两组无球粒陨石很特别,因为它们更年轻,而且似乎不是来自小行星带。其中一组来自月球,包括与阿波罗和月球计划带回地球的岩石相似的岩石。另一组几乎肯定来自火星,是人类从其他行星上发现的唯一物质。

大约有5%的陨星是由铁镍合金组成的铁陨石,如铁纹石(铁镍合金)和/或镍纹石(铁镍合金)。大多数铁陨石被认为来自曾经熔融的星子核心。和地球一样,密度更大的金属从硅酸盐物质中分离出来,下沉到小行星的中心,形成了它的核心。当星体凝固后,它在与另一个星子的碰撞中解体。由于在南极等收集区铁陨石的丰度较低,大部分落下的陨石物质都可以回收,因此铁陨石坠落的比例可能低于5%。这可以用恢复偏差(类似于幸存者偏差?)来解释;与大多数其他陨石类型相比,外行人更有可能注意到并回收固态金属块。铁陨石的丰度相对于整个南极的发现是0.4%.[23][24]

剩下的1%由石铁陨石构成。它们是铁镍金属和硅酸盐矿物的混合物。一种被称为帕拉斯特的陨石被认为起源于铁陨石的核心区域上方的边界地带。另一种主要类型的石铁陨石是中石铁陨石。

玻璃陨石Tektites(源自希腊语tektos,熔融)本身并不是陨石,而是一种天然的玻璃物体,大小可达几厘米,根据大多数科学家的说法,是由大型陨石撞击地球表面形成的。一些研究人员认为来自月球的tektites是火山喷出物,但是在过去的几十年里,这个理论已经失去了很多支持。

陨石的化学

2015年3月,美国国家航空航天局(NASA)的科学家报告称,在实验室外太空条件下,利用陨石中发现的嘧啶等起始化学物质,首次在DNA和RNA中发现了复杂的有机化合物,包括尿嘧啶、胞嘧啶和胸腺嘧啶。科学家们认为,嘧啶和多环芳烃(PAHs)可能是在红巨星或星际尘埃和气体云中形成的

2018年1月,研究人员发现,在地球上发现的45亿年前的陨石含有液态水和可能是生命成分的前生物复杂有机物。

参考文献

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