2024年9月13日,公众号发布了我国广西贺州发现火星石铁陨石的研究成果。感谢各位朋友的关注与嘉评!需要说明三个问题:
其一,发现地点是山区不存在大炼钢铁炉渣的问题。况且整体重量38吨的炉渣需要什么规格的炼钢炉才可以产生,也是一个问题;
其二,有读者认为几百斤或者几吨重的陨石会深入地下几十米。这个问题的关键是陨石的陨落形式,如果定向垂直陨落会深入地下;如果是入射角着地在地面或者浅土层也是正常的。
图一:该火星石铁陨石重量919.5千克,整体形态呈现陨石唇特征:右侧为该陨石的头部;左侧为尾部,中间呈弧度的为唇底部。前部阴影部位为撞击切削特征。
其三,陨石与炉渣的外部形态和内部元素都是截然不同的。陨石经过大气层高温摩擦,具有特殊的痕迹和特征,而炉渣显然不具备陨石的特征。炉渣着地的高度与陨落陨落的高度,完全没有可比性。
其四,极个别人不能接受火星石铁陨石的名称,这很正常。火星陨石的种类非常明确的一种,也是很罕见的一种,其全称为:“石铁陨石类型火星陨石”也简称为“火星石铁陨石”。这不是笔者凭空想象的名称,这是陨石的一个具体种类。
图二:该角度左侧头部与中部有两个被其他陨石碎块撞击的坑痕;右侧45度斜面为撞击切削导致的经典特征。该面熔壳与排气孔特征显著!
一、火星石铁陨石的成因:
外力撞击导致脱离火星:火星遭到小行星、彗星等天体的剧烈撞击后,一部分火星物质会被高速抛射出去。当被撞击后的火星岩石速度超过火星的逃逸速度(5.02 千米每秒),就能够脱离火星引力进入太空。这些物质在太空中长时间漂移,其中一部分可能会被地球的磁场引力所捕获,最终坠落到地球上,形成火星陨石。
火星自身的地质活动:火星在其地质年代约十几亿年前存在火山活动,这也会促使火星表面的岩石发生变化和喷发。火山喷发等地质活动产生的岩石和物质,在一定条件下也可能会成为火星陨石的来源。
二、火星石铁陨石的元素:
主要元素:火星石铁陨石中包含多种元素,主要有铁(Fe)、硅(Si)、镁(Mg)、铝(Al)、钙(Ca)、氧(O)等。铁元素是石铁陨石中 “铁” 的主要来源,并且相对含量较高,这也是其被称为石铁陨石的重要原因之一。例如,在一些火星石铁陨石的分析中,铁元素的含量可以达到相当的比例。
其他微量元素:还含有少量的铬(Cr)、镍(Ni)、钴(Co)、钛(Ti)、锰(Mn)等微量元素。这些微量元素对于研究火星石铁陨石的形成环境和来源具有重要的指示意义。
特殊元素与气体成分:火星石铁陨石中可能含有一些特殊的元素组合和气体成分,这是判断其是否来自火星的重要依据之一。例如,部分火星石铁陨石中含有高浓度的二氧化碳(CO₂),其混合气体成分与火星探测器测定的火星大气成分基本相符。
图三:陨石一端的撞击切削痕迹特征。
三、火星石铁陨石的构造:
金属相和硅酸盐相的分布:火星石铁陨石具有独特的构造,既包含金属相,又包含硅酸盐相。金属相主要由铁、镍等金属元素组成,通常以颗粒状、块状或脉状的形式分布在陨石中;硅酸盐相则主要由硅、氧、铝等元素组成的硅酸盐矿物构成,如橄榄石、辉石等。这两种相态相互交织、混合分布,形成了火星石铁陨石独特的外观和内部结构。
结晶结构:火星石铁陨石中的矿物晶体具有一定的结晶结构。例如,橄榄石晶体可能呈现出等轴状、柱状等形态,辉石晶体可能具有板状、柱状等形态。这些晶体的大小、形态和排列方式会因陨石的形成条件和过程不同而有所差异。
冲击特征:由于经历了漫长的太空旅行和高速撞击地球的过程,火星石铁陨石通常会表现出一些冲击特征。例如,陨石内部可能存在裂缝、裂隙、冲击脉等结构,这些结构是由于陨石在撞击过程中受到巨大的压力和冲击力而形成的。
图四:该火星石铁陨石以铁、镁、硅、铝为主,振动频率接近10000赫兹
四、火星石铁陨石主要有以下几种类型:
辉玻无球粒陨石(shergottite):主要由单斜辉石和斜长石组成,含有少量的橄榄石和金属矿物。根据化学成分和矿物组成的不同,辉玻无球粒陨石还可以进一步分为玄武岩质辉玻无球粒陨石和二辉橄榄岩质辉玻无球粒陨石。
辉橄无球粒陨石(nakhlite):主要由普通辉石和富铁橄榄石组成,含有少量的斜长石、铬铁矿和金属矿物。辉橄无球粒陨石具有粗粒结构和普通辉石中常具有出溶层纹特征,这种现象多是岩浆缓慢冷却的结果。
纯橄无球粒陨石(chassignite):主要由橄榄石和铬铁矿组成,含有少量的辉石、长石和金属矿物。纯橄无球粒陨石是一种堆积岩,常由 85% 左右的橄榄石,6% 左右的辉石,3% 左右的长石(熔长石)及 3% 左右的其它次相矿物组成,橄榄石熔融包体中常有含水的角闪石,它们可能是在相对较高的氧化条件下形成的。
斜方辉岩质无球粒陨石(orthopyroxenite):主要由斜方辉石组成,含有少量的橄榄石、长石和金属矿物。斜方辉岩质无球粒陨石是一种罕见的火星陨石类型,目前只发现了少数几个样本。
五、火星石铁陨石的发现对研究火星的地质历史具有极其重要的意义。
主要体现在以下几个方面:
了解火星的形成与演化:
初始物质组成:火星石铁陨石包含着火星形成初期的物质信息。通过分析其元素组成、矿物结构等,可以推断出火星在最初形成时的原始物质成分,了解火星的物质基础是如何构建的,进而探讨太阳系早期行星形成的普遍规律和火星的独特之处。
内部结构与分异过程:陨石的结构和成分能反映火星内部的分异过程。例如,金属相和硅酸盐相的分布情况,可以揭示火星早期内部的物质分层和分异程度,帮助我们了解火星内部不同层次的物质组成和演化历程,比如核心、地幔等部分的形成与发展。
洞察火星的地质活动:
火山活动:部分火星石铁陨石的成分和结构表明它们可能来自火星的火山区域。这为研究火星的火山活动历史提供了直接证据,包括火山喷发的规模、频率、喷发物质的成分等。比如,辉玻无球粒陨石可能源于火星的玄武质火山喷发,通过对其研究可以了解火星火山活动的特征和演化阶段,进而推测火星在不同时期的地质活动强度和环境变化。
撞击事件:火星表面布满了撞击坑,陨石本身就是火星遭受天体撞击后被抛射到太空的产物。研究火星石铁陨石可以了解火星上撞击事件的发生频率、撞击体的大小和成分等信息,帮助重建火星的撞击历史。同时,撞击还会对火星的地壳、地貌等产生深远影响,通过陨石研究可以分析这些影响的程度和范围。
追溯火星的大气层和气候演变:
大气层成分:火星石铁陨石中可能包含一些火星大气的成分信息。例如,某些气体的包裹体或者特定元素的存在形式,可以为研究火星古代大气层的组成和演化提供线索。这有助于了解火星大气层的原始状态、曾经存在的气体种类和含量,以及大气层随时间发生的变化,进而探讨火星气候演变的过程。
气候变迁:根据陨石的特征和相关分析,可以推断火星在不同时期的气候条件。例如,某些矿物的形成可能与特定的气候环境相关,通过研究这些矿物可以了解火星过去的温度、湿度、大气压力等气候要素的变化情况,为研究火星气候的变迁历史提供依据。
确定火星的地质年代:利用火星石铁陨石中的放射性同位素进行年代测定,可以建立火星的地质年代框架。不同类型的陨石可能形成于火星地质历史的不同时期,通过对大量陨石的年代测定和分析,可以划分出火星的不同地质年代阶段,明确各个阶段的时间跨度和主要地质事件,为全面理解火星的地质演化过程提供时间标尺。
寻找火星生命的线索:虽然目前还没有确凿证据表明火星上存在过生命,但火星石铁陨石的发现为探索火星生命提供了一些线索。例如,如果在陨石中发现了与生命活动相关的有机物质、特殊的矿物结构或其他可能指示生命存在的迹象,将极大地激发对火星生命探索的热情,并为进一步寻找火星生命提供方向和依据。