惊人美丽与天文发现

王亚男

在每天冲向地球的大量陨石中（当然绝大部分都会燃烧汽化消失，很少有机会落到地面），有一类铁镍陨石有着惊人的美丽外观：铁镍金属构成的网络结构中，嵌有橄榄绿色的半透明晶体，迎光一照，发出诱人的琥珀光芒。这种陨石，被称作橄榄陨铁，这些陨铁被人们唤作“太空宝石”，在200多年前人们断定这些东西来自外太空之后，科学家们就一直对它充满浓厚的兴趣。

1772年，德国自然学家帕拉斯（Pallas）对早前俄国西伯利亚山区克拉斯诺亚尔斯克附近发现一块奇妙的岩石——这块岩石总重达680千克。经过研究，帕拉斯在1776年对这块陨石的描述，后来被用作证明宇宙陨石坠落地球的重要证据——而在那个时候，大多数科学家对这一学说还当作是童话，也正因如此，这种陨石便被以帕拉斯的名字命名为“帕拉塞特”（pallasite），在天文学上它被称作橄榄陨铁。橄榄陨铁在所有陨石中仅占2%，属于比较珍稀的陨石。现如今，在陨石交易市场上，一片长3英寸，宽2英寸（1英寸=2.54厘米）的薄薄一片橄榄陨铁， 就能卖到1 000美元的高价。

橄榄陨铁的故事对于人类，绝不仅仅是收藏与金钱。它能告诉我们许多宇宙过去经历的故事。最近罗切斯特大学（University of Rochester）组织的地球物理学家研究组通过利用二氧化碳激光、磁场和精密记录仪器，对橄榄陨铁进行深入研究，得到了有趣的新发现：橄榄陨铁的形成远比过去人们认为的更加有趣，它们很有可能是小行星之间相互撞击形成的美丽副产品。这一发现颠覆了原来对橄榄陨铁形成原因的猜测，让人们重新开始认识这些形成于太阳系诞生初期的美丽物质。

鉴于橄榄陨铁含有铁镍金属以及宝石状半透明橄榄石矿物，过去许多科学家猜测它们是在这两类物质以特定方式相遇形成的，在小行星或其他行星体的铁质内核与岩质外层的边界层，最有可能具备这种形成条件。起初人们认为是小行星铁核中的铁镍金属被挤压到含有橄榄石的岩石层，从而形成了橄榄陨铁。但现在科学家们借助试验方法发现橄榄石中存在的微小铁镍金属颗粒，这些颗粒在各个方向都具有磁性，这让他们认识到橄榄陨铁一定是在远离铁核的地方形成的。

如果橄榄石晶体中的金属颗粒要被磁化，需要有搅动状态的熔融铁质金属来产生磁场，但金属颗粒的周边温度不能过高，而小行星体铁核和岩石外壳边界层区域温度通常接近930 ℃——这样的温度过高，磁化过程无法实现。这意味着橄榄陨铁的形成位置，是在温度较低的岩石外壳浅层。

科学家们使用二氧化碳激光加热橄榄石中的金属颗粒，使其温度超过居里点（Curie temperature）——这一温度上金属将失去磁性。然后让这些金属颗粒在磁场中冷却，使其重新磁化，这一过程中使用高度灵敏的检测仪器来记录颗粒磁性强度。利用这种方式，研究小组就能准确获知这些金属颗粒被磁化时的外界磁场强度，并确定其冷却速度。

研究人员发现，小行星尺寸越大，橄榄陨铁形成后的冷却时间越长，通过结合计算机模型和实际测量手段，人们发现橄榄陨铁形成的母体行星体半径大约为200千米，差不多相当于地球半径的1/30。

既然橄榄陨铁是形成于小行星的岩层浅表，那意味着这种美丽陨石的形成只有一种可能，即来自小行星之间的碰撞。这种情况下，小行星铁核在熔融状态以撞击方式注入更大的行星体的岩石表层，产生了独特的橄榄陨铁纹路。

橄榄石陨铁的故事还远不止于此。研究发现，原始彗星中的橄榄石中通常不含铁或含量极少，但镁元素较为丰富，而富含铁元素的橄榄石，则存在于较大的具备加热条件的小行星。在距离地球63光年，1 200万年历史的年轻绘架座β星系（Beta Pictoris）恒星系周围的尘埃和碎片星尘环带中，科学家们发现了富含镁的橄榄石。发现橄榄石的位置，距离中央恒星大约15～45天文单位（地球到太阳的距离为一个天文单位，约合1.5亿千米），那里的温度大约为零下190℃，在这样的低温环境中，橄榄石是无法形成的。通常只有在距离中央恒星10个天文单位的地方橄榄石才能结晶。现在这些遥远寒冷的尘埃环带上发现橄榄石，告诉天文学家两个重要线索。其一，这些橄榄石晶体可能是彗星之间相互撞击形成的；其二，它们是从距离中央恒星较近的诞生地被各种外力“搬运”至此的，因为在尘埃环带中的低温环境无法形成橄榄石。