王亞男

在每天沖向地球的大量隕石中（當然絕大部分都會燃燒汽化消失，很少有機會落到地面），有一類鐵鎳隕石有著驚人的美麗外觀：鐵鎳金屬構成的網(wǎng)絡結構中，嵌有橄欖綠色的半透明晶體，迎光一照，發(fā)出誘人的琥珀光芒。這種隕石，被稱作橄欖隕鐵，這些隕鐵被人們喚作“太空寶石”，在200多年前人們斷定這些東西來自外太空之后，科學家們就一直對它充滿濃厚的興趣。

1772年，德國自然學家帕拉斯（Pallas）對早前俄國西伯利亞山區(qū)克拉斯諾亞爾斯克附近發(fā)現(xiàn)一塊奇妙的巖石——這塊巖石總重達680千克。經(jīng)過研究，帕拉斯在1776年對這塊隕石的描述，后來被用作證明宇宙隕石墜落地球的重要證據(jù)——而在那個時候，大多數(shù)科學家對這一學說還當作是童話，也正因如此，這種隕石便被以帕拉斯的名字命名為“帕拉塞特”（pallasite），在天文學上它被稱作橄欖隕鐵。橄欖隕鐵在所有隕石中僅占2%，屬于比較珍稀的隕石?，F(xiàn)如今，在隕石交易市場上，一片長3英寸，寬2英寸（1英寸=2.54厘米）的薄薄一片橄欖隕鐵， 就能賣到1 000美元的高價。

橄欖隕鐵的故事對于人類，絕不僅僅是收藏與金錢。它能告訴我們許多宇宙過去經(jīng)歷的故事。最近羅切斯特大學（University of Rochester）組織的地球物理學家研究組通過利用二氧化碳激光、磁場和精密記錄儀器，對橄欖隕鐵進行深入研究，得到了有趣的新發(fā)現(xiàn)：橄欖隕鐵的形成遠比過去人們認為的更加有趣，它們很有可能是小行星之間相互撞擊形成的美麗副產(chǎn)品。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了原來對橄欖隕鐵形成原因的猜測，讓人們重新開始認識這些形成于太陽系誕生初期的美麗物質(zhì)。

鑒于橄欖隕鐵含有鐵鎳金屬以及寶石狀半透明橄欖石礦物，過去許多科學家猜測它們是在這兩類物質(zhì)以特定方式相遇形成的，在小行星或其他行星體的鐵質(zhì)內(nèi)核與巖質(zhì)外層的邊界層，最有可能具備這種形成條件。起初人們認為是小行星鐵核中的鐵鎳金屬被擠壓到含有橄欖石的巖石層，從而形成了橄欖隕鐵。但現(xiàn)在科學家們借助試驗方法發(fā)現(xiàn)橄欖石中存在的微小鐵鎳金屬顆粒，這些顆粒在各個方向都具有磁性，這讓他們認識到橄欖隕鐵一定是在遠離鐵核的地方形成的。

如果橄欖石晶體中的金屬顆粒要被磁化，需要有攪動狀態(tài)的熔融鐵質(zhì)金屬來產(chǎn)生磁場，但金屬顆粒的周邊溫度不能過高，而小行星體鐵核和巖石外殼邊界層區(qū)域溫度通常接近930 ℃——這樣的溫度過高，磁化過程無法實現(xiàn)。這意味著橄欖隕鐵的形成位置，是在溫度較低的巖石外殼淺層。

科學家們使用二氧化碳激光加熱橄欖石中的金屬顆粒，使其溫度超過居里點（Curie temperature）——這一溫度上金屬將失去磁性。然后讓這些金屬顆粒在磁場中冷卻，使其重新磁化，這一過程中使用高度靈敏的檢測儀器來記錄顆粒磁性強度。利用這種方式，研究小組就能準確獲知這些金屬顆粒被磁化時的外界磁場強度，并確定其冷卻速度。

研究人員發(fā)現(xiàn)，小行星尺寸越大，橄欖隕鐵形成后的冷卻時間越長，通過結合計算機模型和實際測量手段，人們發(fā)現(xiàn)橄欖隕鐵形成的母體行星體半徑大約為200千米，差不多相當于地球半徑的1/30。

既然橄欖隕鐵是形成于小行星的巖層淺表，那意味著這種美麗隕石的形成只有一種可能，即來自小行星之間的碰撞。這種情況下，小行星鐵核在熔融狀態(tài)以撞擊方式注入更大的行星體的巖石表層，產(chǎn)生了獨特的橄欖隕鐵紋路。

橄欖石隕鐵的故事還遠不止于此。研究發(fā)現(xiàn)，原始彗星中的橄欖石中通常不含鐵或含量極少，但鎂元素較為豐富，而富含鐵元素的橄欖石，則存在于較大的具備加熱條件的小行星。在距離地球63光年，1 200萬年歷史的年輕繪架座β星系（Beta Pictoris）恒星系周圍的塵埃和碎片星塵環(huán)帶中，科學家們發(fā)現(xiàn)了富含鎂的橄欖石。發(fā)現(xiàn)橄欖石的位置，距離中央恒星大約15～45天文單位（地球到太陽的距離為一個天文單位，約合1.5億千米），那里的溫度大約為零下190℃，在這樣的低溫環(huán)境中，橄欖石是無法形成的。通常只有在距離中央恒星10個天文單位的地方橄欖石才能結晶?，F(xiàn)在這些遙遠寒冷的塵埃環(huán)帶上發(fā)現(xiàn)橄欖石，告訴天文學家兩個重要線索。其一，這些橄欖石晶體可能是彗星之間相互撞擊形成的；其二，它們是從距離中央恒星較近的誕生地被各種外力“搬運”至此的，因為在塵埃環(huán)帶中的低溫環(huán)境無法形成橄欖石。