在尋找隕石的過程中,我們發現大質量的隕石坑中,不容易找到隕石


出品:格致論道講壇

以下內容為上海科普教育發展基金會天文專項基金管理委員會主任張勃演講實錄:

大家好,我是張勃,一名隕石獵人。人類探索宇宙,通常的方式是仰望星空;而我們則反之——低頭尋找。

當太陽系的小行星脫離它原有的軌道,它就有可能和地球發生交集。如果它質量足夠大,能夠穿透地球大氣層,那麼在我們的大地上,就有可能找到這來自宇宙的星塵——隕石。

在地球演化的四十多億年時間裡,每一個時代都會發生隕落。但隕石獵人這個詞,是最近十年才出現在中國大眾視野中的。我個人認為,它真正的起源應該追溯到20世紀90年代末期。

▲自上世紀90年代末以來,撒哈拉沙漠成為了

尋找隕石的冒險王國,搜尋大幕悄然拉開

在那段時間,非洲牧民在撒哈拉那一望無際的沙漠裡發現了一些非常突兀的石頭。那些石頭不是有人帶進沙漠的,它們可能就是天上隕落的隕石。

▲目睹星星墜落的先民

早年我在撒哈拉工作時,有一位同行朋友給我看了上面這張照片。據說這是大約一萬兩千年前的史前人類繪製的岩畫,可以看到有人和一些動物出現在岩壁上。天上有個巨大的火球,散發著光芒,拖著長長的尾巴,從天空劃過——這就是古人發現的隕石隕落的最早記錄。那時的古人還沒有藝術的概念,他只把所看到的景象畫在了岩壁上。

其實我是相當幸運的,因為在大約12年前的一次環島騎行中,我在海南的午夜時分親眼目擊了一次火流星隕落,那場景非常震撼。也就是那次目擊改變了我的整個人生軌跡,甚至讓我今天能夠在這裡和大家分享。

在2009年我決定要從事隕石工作時,其實我對隕石是沒有太多了解的。這裡要特別感謝中國科學院紫金山天文台的徐偉彪研究員,因為他在我係統學習隕石的過程中給我提供了非常重要的支持與引導。

▲美國三大隕石實驗室:新墨西哥大學(左),

亞利桑那州大學(中),加利福尼亞大學洛杉磯分校(右)

大約從2009年到2012年,我經常往返於中國和美國之間。美國那裡有很多比較好的隕石實驗室,比如在新墨西哥大學、亞利桑那州大學、加利福尼亞大學洛杉磯分校等等。

上面右圖中我旁邊的是國際隕石權威John Wasson,前段時間他已經過世了,但他對隕石的貢獻是非常大的。今天所做的隕石工作,尤其是對鐵隕石的分類都是Wasson教授一手製定的。我也非常有幸,可以在他那非常狹小的房間裡求教一二,收穫很多。

▲隕石的科學:分類和成因

歸根於成因,隕石可以被分為三類:石隕石、鐵隕石、石鐵隕石。石隕石相對比較複雜,它又可以被分為球粒隕石和無球粒隕石。球粒隕石是太陽系最原始的星雲的塵埃;鐵隕石差不多就是一個星球的核心部分——鐵核;石鐵隕石是幔層和核心交界的部分;而無球粒隕石是行星或小行星熱蝕變分異的物質,就是一個星球的地表也就是殼的部分。

隨著我不斷地豐富對隕石基礎知識的理解,時間長了之後,我從美國、中國的一些科學家口中得知了一類人——隕石線人,他們是隕石獵人和隕石科學家之間的橋樑。因為科學家在實驗室,而隕石獵人每天都在野外尋找隕石,那麼隕石線人就架起了這橋樑,來把隕石的樣品交到實驗室。

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▲美墨邊境

和線人接觸久了以後,我萌發了自己去找隕石的想法。我第一次出發尋找隕石是去的墨西哥,那次我路過了美國巴林傑隕石坑,它非常漂亮,是美國西南部的打卡聖地。我駕車駛過了美墨邊境,到達了墨西哥的索諾拉沙漠。但是我並沒有找到隕石,兩個星期中我顆粒無收。可能因為當時我還是一個新人,沒有較好的方法來執行工作,也可能與運氣有關。不過,那次經歷,讓我一發不可收拾地迷戀上了這樣的過程。

第二年,有一些非洲的隕石獵人朋友和我說,他們可能要穿越一次撒哈拉沙漠,如果我有時間的話可以加入。那次的行進路線位於摩洛哥南部,也在那次機會中,我找到了人生的第一塊隕石。

▲找到自己的第一塊隕石

試想一下,在一片一望無垠的沙漠裡,地表環境是完全單一的。那麼,如果你發現沙漠裡有一塊非常突兀的石頭,就需要重視起來了:這很可能就是一塊隕石。而我人生的第一塊隕石也是在這樣偶然之間發現的。

上面是在沙漠裡尋找隕石的視頻。為什麼要挖這個區域呢?因為在找隕石的過程中,可能有一小部分錶面的隕石裸露在沙漠之上,如果繼續往下挖,可能就會挖出一塊很大的隕石。同時,選擇一些戈壁和能踩實的沙漠來尋找隕石,會讓行進的過程輕鬆一些;如果選擇比較細軟的沙子,那對精力和時間的消耗會非常大。

▲420公斤衝擊熔融石隕石

當撞擊發生後,同一顆石頭裡可能會包含不同類型的小行星基質,我們稱其為衝擊熔融,是不多見的隕石類型。

而這顆球粒隕石目前位列世界第三。

▲火星隕石(左),月球隕石(中),灶神星隕石(右)

2018到2019年大概是我整個職業生涯中很幸運的一段時間,也對尋找隕石有了一些經驗的積累。

火星隕石

▲中國科學院紫金山天文台化驗分析,提交國際命名

以前這種量級的隕石一般都由歐美國家命名。但這次,這三塊重量級的隕石全部都被取樣,交由了中國科學院紫金山天文台來化驗和分析,最終提交的命名也獲得了批准。南京大學現在也有一個很棒的氧同位素科研團隊,可以提供非常好的技術支持。

▲職業生涯最後怕的一戰:肯亞

回想整個職業生涯,在沙漠和戈壁工作的時間很多,但最後怕的一戰其實是在肯亞。 2016年時正好趕上了肯亞大選,南北勢力的衝突非常尖銳。我和那邊的隕石線人約了一個中間點見面,但整個過程需要穿過東非大草原。野外的環境是沒有路的,中間發生了很多狀況,當我最後結束整個行程,把越野車歸還的時候,我發現油箱蓋的旁邊有一個彈孔。如果它打得稍微偏了一點,我今天可能就不會站在這裡了。

▲戈壁沙漠隕石富集區以及其中發現的隕石

放眼世界,除南極洲之外的六大洲中有很多沙漠。像上圖中的沙漠裡有很多細小的石塊,而這些石塊裡就有隕石。智利的阿塔卡瑪沙漠、撒哈拉、中東很多地區等,都是非常好的隕石富集帶。中國也有非常好的地貌環境,比如說塔克拉瑪干沙漠、羌塘無人區還有冷湖。上圖左上是非常漂亮的橄欖隕石,這可能是老百姓覺得最漂亮的隕石。因為它裡面夾雜了很多金黃色的寶石和金屬的顆粒。這也是為什麼很多大型的珠寶品牌願意用隕石來做奢侈品的取材。

由於疫情原因,現在我們把更多工作的重心放在了國內。很多人問過我,張老師,你去哪裡找隕石呢?是不是隕石坑裡就可以找到隕石呢?

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其實不然。像那些大質量的隕石坑,比如上方視頻展示的遼寧岫巖隕石坑,包括剛剛發現的依蘭隕石坑中,都不太容易能找到隕石。由於大質量隕落本身的衝擊力,導致了地球對它有非常大的反作用,因此隕石幾乎都被氣化了。

▲吉林隕石坑

▲明朝正德十一年的史料(1516年)

首先,我們可以查閱史料。明朝正德十一年,當時的天文台叫做欽天監,史料裡就有關於火流星的記載。上圖展示了《慶遠府志》中的記載:「正德丙子夏五月夜,西北有星隕,長六丈,蜿蜒如龍蛇,閃爍如電,須臾而滅。」這很形像地描繪了當時的隕落過程。

我在前幾年也多次去到了上述史料描述的地方尋找,發現了一些五百多年前隕落在那裡的隕石。這些隕石其實最早是在1958年大煉鋼時期被地質工作者發現的。

除了查閱史料記載,平時還能怎麼尋找和發現隕石呢?其實我們不是每天都能目擊隕落的,但可以通過一些線索來尋找。我平時常在工作室坐著,五湖四海的朋友都會來給我看很多類似隕石的樣品。一年看滿1000塊樣品,你可能真的會在其中發現5塊隕石。

上圖體現的就是2014年發現於新疆阿勒泰地區的,由民間線索提供的隕石樣品。從2016年到現在,紫金山天文台也在不斷地做論證與分析,目前知道這是全球最長的隕石隕落帶,長有430公里。也就是說,從第一顆隕石隕落到的位置,到最後一顆隕落的位置,它們之間相差的距離有430公里之多。但並不是這條帶上任何地方都有隕石的,其中可能會存在一些富集機制。

上圖展示的是我們在阿勒泰工作的實際場景,左側是夏天,右側是冬天。如果大家想去阿勒泰找隕石的話,我建議千萬不要冬天去,因為那裡冬天氣溫非常低,有零下三四十度。我在那裡工作了一段時間回來後,整個人的背部都是僵硬的,用了很多方法才慢慢好轉。夏天的阿勒泰環境比較好,可以在戈壁和山坡去尋找一些隕石。左側圖中我身前的隕石坑,就是當年中國最大的28噸「銀駱駝」隕落的所在地。

在阿勒泰,你可能會在土層下面發現隕石。因為沒有太多的歷史記載或者較好的碳化植物來做定年,所以我們只是推測,它們可能是史前時期就已經隕落在那裡了。上圖右側拍攝於一個山坡上,我們可以看到,很多花崗岩中間夾雜著一塊隕石。這顆隕石沒有深入地表,在山坡上裸露著。

下方的視頻十分震撼,這是一位機長在機艙內拍到的火流星隕落。這次火流星隕落髮生在2020年的12月23日,當時,火流星從四川上空入境,一直穿越過青海,最終隕落到了中國的西藏。

我和同事李彬老師前後兩次去了西藏尋找。隕石主體部分落在了山裡面,我們找了很多采蟲草的藏民,詢問能不能和我們一起進山,但得到的回覆都是不願意,因為那裡實在是太危險了。

▲2020年西藏目擊

但我們實在不想放棄,尤其李彬老師是非常堅定的。他在走訪火流星隕落的過程中,為了尋找玻璃破碎、瓦房受損的證據,深入到了非常偏僻的一些山村,最終真的在瓦房上發現了隕石的碎片。它們可能是空爆以後炸出去的邊緣部分。之後我們也做了化驗分析,確定了它們真的是隕石。

▲2016年青海果洛藏族自治州目擊

在中國隕石發展的10年中,2012年青海西寧隕石真正敲開了中國隕石圈的大門,可以說是井噴式的,隨後發生在2016年青海果洛藏族自治州,那是紅軍兩萬五千里長徵翻草原經過的高海拔地區。當時徐偉彪老師給我傳達了訊息,說一位縣長報告有隕石隕落,我就開了24小時的車連夜趕到了那裡。

最早發現隕石的是當地藏民。第二次上山後,我在隕落地週邊用吸鐵石去吸,最終成功找到了一些很小的碎片,這也是唯一能夠用來做研究的隕石,因為主體現在已經被放到當地的博物館中了。由於是在高海拔地區,整個尋找的過程十分危險,我在開車時就遇到前方有車輛翻掉的情況。

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▲2018年雲南西雙版納目擊

之後的2018年6月1日,雲南出現了非常震撼的火流星隕落事件,它好像一件巨大的兒童節禮物。這可能也是全世界第一次,有成百上千號人聚集在一個地方找隕石。水稻田裡人頭攢動,公路上的車都沒辦法開,全部被堵住了。

我們也比較幸運,成功回收了最大的一顆隕石主體,大概有1.28公斤重。這顆主體所在的隕石坑是一個特別好的科普展示實物,我就和同事一起把它劃出了一個立方體,然後運了回來。現在,西雙版納的主體隕石和它的隕石坑被展覽在新建成的上海天文館,大家可以去看一看。

▲2019年吉林松原目擊(空爆殆盡)

找隕石通常是十找九空,不是每次出發都有收穫的。 2019年的吉林松原隕落搜尋,就是一次沒有收穫的出征。那次我們組成了聯合的科考隊:有上海天文館、紫金山天文台、吉林隕石館和我們工作室,但最終還是一塊隕石都沒有找到,因為它在空中隕落的過程中全部被消耗殆盡了。

所以,一定是足夠大的小行星母體隕落,才有可能在地上找到一塊隕石。比如車里雅賓斯克500多公斤重的一顆隕石,它隕落到地球時,其母體大小可能有一架民航客機那麼大,但大部分的質量都在穿透大氣層的過程中被消耗掉了。

尋找隕石,到最後找到的其實是自己。

謝謝大家!

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