流星劃破夜空,隕石墜落天際,“天外來物”總能激發人類對浩瀚蒼穹的無限遐想。那么“天外來物”究竟來自何方,明亮的流星及其隕石樣本又是從何起源?有沒有可能為它們編纂一份“族譜”,為其在宇宙中的往昔“正名”呢?
科學家最新的研究成果,正逐步將這個想法推進現實。
在過去,人類已知的7萬余顆隕石中,被明確證實來源的僅占6%。唯有那些“出生地”與月球、火星及灶神星相關的幸運兒,梳理清晰了自己的譜系脈絡,成功尋根溯源,剩余94%的隕石則始終羈旅寓居、鄉書難寄。直到最近,科學家在對“主小行星帶”進行巡天觀測時,結合光譜分析與動力學模擬,成功復現了卡琳、科羅尼斯、馬薩莉亞等“碰撞家族”的動態演化過程,為大約70%的隕石找到了自己的來處和歸途。
讓我們跟隨阿塔卡馬沙漠中的“智利甚大望遠鏡”,望向頭頂靜謐無垠的星空,望向火星和木星軌道之間的主小行星帶。目前已知的98.5%的小行星都在此處被發現,它由原始太陽星云中的星子形成,聚集了超過50萬顆小行星,除卻平均直徑超過400千米的智神星、婚神星和灶神星,以及唯一一顆矮行星“谷神星”外,還有數不勝數的小行星。
在木星的強大引力作用下,這片區域本就天體數量眾多、分布凌亂且彼此之間引力較弱,加之木星和火星之間軌道共振的影響,對主小行星帶中的星際物質產生了強大的干擾,使得它們頻繁碰撞。據推算,在主小行星帶中,半徑達到10千米的天體,平均每1 000萬年便會發生一次碰撞。在碰撞中,解體的天體殘骸和碎片,各自從撞擊中獲得了不同的運動速度和方向,形成了屬于自己的全新運動軌道。而那些更小的部分,則與數不清的塵埃微粒一起被甩出來,從軌道中逃脫,化作流星和隕石,奔向人類所居住的蔚藍星球。
在天文學中,為了能夠更好地區分這些“碰撞”,以便后續研究它們的具體影響,科學家創造了“碰撞家族”的概念,將“由一次或多次大規模碰撞事件產生的一組小行星”歸為一個“碰撞家族”,也就是將來自同一個母體小行星,且擁有相似的軌道元素、類似的光譜特性的碎片歸屬于一個“家族”。這意味著,現存于地球上的7萬余顆隕石,只要確定了創造自己的“碰撞家族”,就等于找到了“族譜”。
目前,主小行星帶中已經被明確辨認出的“碰撞家族”約有30個,其中“卡琳碰撞家族”“科羅尼斯碰撞家族”和“馬薩莉亞碰撞家族”最為有名,它們十分年輕,在約580萬年前、750萬年前及4 000萬年前的三次撞擊中誕生,同時也剛剛在最近的動力學模擬中被證實,是地球上約70%的隕石的來源。再結合礦物學分析及隕石的“宇宙射線暴露年齡分析”驗證,科學家更加肯定,“馬薩莉亞碰撞家族”是當今地球上最豐富的隕石類別(L球粒隕石)的唯一可能來源。這些重大發現對研究宇宙生命起源、了解太陽系演化、揭示地球歷史和地質變化具有重大意義。
幾千年來,人類置身于浩渺的宇宙之中,數度遙望九天,對漫天星辰的探索與追尋從未停歇。人們望向主小行星帶中的一顆顆星子,望向那些微渺到難以察覺的太陽系塵埃,創造了一個又一個人類文明發展史上的全新起點,“碰撞家族”猶如一座龐大的“宇宙信息庫”,承載著人類對外太空和未知世界的探索與猜想。