[太空探索]　在屋頂上能找到宇宙塵埃嗎？

鄭永春，博士，中國科學(xué)院國家天文臺研究員，中國科普作家協(xié)會副理事長，青年科學(xué)家社會責(zé)任聯(lián)盟理事長， “科普中國”形象大使。

從古至今，天空中的日月星辰都吸引著人類的注意。為了探索宇宙的秘密，人類借助各種工具觀測星空。迄今為止，人類已經(jīng)向太陽系深空發(fā)射了200多個探測器。除了人類主動探訪太空之外，也有大量“外星使者”來到地球：大到彗星和小行星，小到不起眼的宇宙塵埃。

2013年2月15日，一顆直徑18米的小行星進入地球大氣層，在俄羅斯西伯利亞的小城車里雅賓斯克上空爆炸，造成上千人受傷和大量建筑物損壞。如果小行星的直徑更大一些，比如直徑達到60米，且沒有在空中發(fā)生爆炸的話，就可以摧毀一座較大型的城市。如果小行星的直徑達到10千米，甚至可以導(dǎo)致人類從地球上消失，6500萬年前地球上的霸主——恐龍，極有可能就是這么滅絕的。根據(jù)對地層中的古生物化石的統(tǒng)計，平均每隔2600萬年，地球上就會發(fā)生一次生物大滅絕，我們之所以還沒有遇到這樣的危機，只能說是因為人類在地球上存在的歷史太短暫了。

與這些轟轟烈烈的大家伙相比，每年還有數(shù)萬噸宇宙塵埃（主要是徽隕石）悄無聲息地降落到地球上。這些塵埃顆粒的直徑小于1毫米，從荒無人煙的南北極到繁華的大都市，每天大約有100噸降落在地球的各個地方。

科學(xué)界關(guān)于微隕石的研究已經(jīng)有很長的歷史了，最早的先驅(qū)者是約翰·穆雷（John Murray）和阿道夫·埃里克·諾登斯科爾德（Adolf ErikNordenski?ld），接著是盧西恩·魯?shù)溃↙ucien Rudaux）和哈維.H.寧寧格（Harvey H. Nininger）。這里特別要提到唐納德.E.布朗利（ DonaldE.Brownlee）和米歇爾·莫雷特（MichelMaurette）的貢獻，正是由于他們的努力，微隕石研究從上世紀60年代開始，成為了一門真正意義上的學(xué)科。

在過去的20年里，搜尋宇宙塵埃的研究進展十分迅速。科學(xué)家在空氣潔凈、人跡罕至的地區(qū)，特別是覆蓋著積累了數(shù)千萬年冰雪的南極地區(qū)，找到了大量微隕石。在為南極科學(xué)考察站提供飲用水源的一口南極水井中，蘇珊·泰勒（Susan Taylor）發(fā)明了一種提取微隕石的好辦法，搜集到了不少微隕石顆粒。另一位科學(xué)家馬修·金奇（MatthewGenge），則建立起了對微隕石進行分類的方法。自從有了第1手的研究樣晶，關(guān)于微隕石的研究論文也就越來越多了。

雖然，在人類產(chǎn)生之前的史前沉積物中，以及遠離人煙的荒漠、戈壁和冰川中，由于沒有受到人類活動的明顯影響，理論上也會有許多微隕石。然而，此前發(fā)現(xiàn)的微隕石主要還是來自南極。

那么，在人口密集地區(qū)能找到微隕石嗎？之前，這一領(lǐng)域的專家們一直認為這是不可能的，因為在人口密集的地區(qū)，污染是不可避免的，無數(shù)源于地球的各種人造和天然顆粒會淹沒相對來說數(shù)量很少的微隕石。

喬恩·拉森（Jon Larsen）是挪威一位著名的流行音樂家，他所在的樂隊推動了吉卜賽爵士樂在全球的復(fù)蘇。同時，他從小就是一個狂熱的巖石標本收藏者。從2009年開始，他到人口密集地區(qū)搜集塵埃樣本，對這些地區(qū)的塵埃樣本進行系統(tǒng)研究，試圖從中找到來自太空的微隕石。

但由于不知道微隕石長得像什么樣子，自然也就不可能找到它們，搜尋結(jié)果令人沮喪。喬恩·拉森意識到，專門尋找微隕石是行不通的，必須同時對數(shù)10種源于地球的人造和天然顆粒進行鑒別。找到微隕石和其他顆粒之間的區(qū)別，才能篩選出微隕石。

最初，他只是在堅硬的地面上尋找，例如馬路、屋頂、停車場和工業(yè)區(qū)，因為這些地方積累了大量的塵埃顆粒。后來，他又到其他國家和城市、山川、沙灘、沙漠等地尋找。6年來，他走過了近50個國家，進行了上千次搜尋，到過世界上的每個大陸。他用蔡司雙筒顯微鏡觀察收集到的所有樣本，把其中有意思的顆粒挑選出來，用顯微鏡進行拍照，然后存檔。他拍攝了40000多張照片，每張照片對應(yīng)1個顆粒。

功夫不負有心人，興趣是指向成功的最佳導(dǎo)師。2015年，喬恩·拉森終于找到了第1顆微隕石，英國倫敦帝國理工學(xué)院的行星科學(xué)家馬修·金奇（MatthewGenge）確認了這一發(fā)現(xiàn)。很陜，他就找到了500多顆類似的微隕石。

《在屋頂尋找宇宙塵埃》這本書中，喬恩·拉森報告了他在人口密集地區(qū)進行的微隕石實證研究，展示了許多微隕石和大量源于地球的各種人造和天然顆粒的顯微照片，并對這些小球體進行了系統(tǒng)分析。

看到這本書的時候，書中各種微小顆粒的高清大圖令我感到震撼。這些直徑為零點幾毫米甚至更小的顆粒，被顯微鏡放大到幾厘米甚至十幾厘米后，豐富的表面細節(jié)紛紛顯現(xiàn)出來，反映出它們或簡單或復(fù)雜的身世。除了微隕石之外，這些微小顆粒有的來自工廠的切割機、電焊機、砂輪、模具車間，有的來自汽車的剎車片、瀝青路面揚塵，有的來自廚房煙霧、打火機點火、節(jié)日的煙花，還有的來自沙塵暴、火山爆發(fā)、閃電，甚至是動植物殘體、沙灘上的微生物遺骸等。

微隕石是世界上最古老的物質(zhì)，它們是太陽系行星形成時殘留下來的物質(zhì)，其中含有比太陽還要古老的星塵，以及來自比地球上任何物質(zhì)都更遙遠的塵粒。借助于掃描電子顯微鏡、電子探針顯微分析儀及納米離子探針等高精度現(xiàn)代分析手段，對微隕石進行礦物學(xué)和地球化學(xué)研究，可以揭示它們的形成和演化歷史，為太陽系的起源和演化、行星的起源和演化甚至生命的起源研究，提供更多的實物樣本。

由于宇宙塵埃不僅有太陽系形成之后的顆粒，還有太陽系形成之前的顆粒。不僅有來自太陽系內(nèi)的顆粒，甚至還有來自太陽系外的顆粒。因此，通過研究宇宙塵埃，可以顯著提升我們對太陽系乃至整個宇宙甚至生命起源的認知。見微知著，關(guān)注這些宇宙塵埃，其實也是關(guān)注人類自身的命運。

在中國，對隕石和宇宙塵埃的研究始于20世紀60—70年代，位于貴陽的中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所天體化學(xué)研究室就有這方面的研究團隊。中國首次月球探測工程的首席科學(xué)家、中國科學(xué)院院士歐陽自遠與他的同事和學(xué)生們，長期在那里從事月球和隕石方面的研究。從某種意義上說，正是對各類隕石和月球巖石的研究，奠定了后來探月工程的科學(xué)基砒。

10多年前，我讀研究生的時候，曾在中國科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所做過花粉和孢子的鑒定工作。我們從不同年代的土壤中提取遠古植物的花粉和孢子，識別它們來自什么植物，根據(jù)這些植物種類的組合，可以推測出當時的生態(tài)環(huán)境是溫暖濕潤，還是寒冷干燥。在我進行花粉和孢子鑒定時，手邊就有一本圖鑒手冊供我們對照，根據(jù)圖鑒手冊上的高分辨率照片，識別出顯微鏡下的花粉和孢子屬于什么植物。

現(xiàn)在社會上流行隕石收藏，但其中魚龍混雜，假貨不少，不少人因此受騙上當，付出了慘重代價。目前，國內(nèi)玩家還在熱衷于收藏大塊的隕石，但國際上已經(jīng)開始興起了微隕石收藏，這股風(fēng)遲早也會刮到國內(nèi)。對于微隕石收藏而言，如果有一本圖鑒手冊，展示微隕石與源于地球的各種人造和天然顆粒，自然就可以減少很多受騙的機會。

我們曾經(jīng)以為，宇宙離我們很遙遠。但在我們周圍隨處可見的這些微小顆粒中，在我們呼吸的每一口空氣中，在落在我們桌子上的灰塵中，在我們吃下的每一口食物中，或許都會有來自太空中的宇宙塵埃。

這些微小的顆粒，是來自宇宙的信使。它們在提醒人類，我們時刻在與宇宙進行交換。