[太空探索] 在屋顶上能找到宇宙尘埃吗？

郑永春，博士，中国科学院国家天文台研究员，中国科普作家协会副理事长，青年科学家社会责任联盟理事长， “科普中国”形象大使。

从古至今，天空中的日月星辰都吸引着人类的注意。为了探索宇宙的秘密，人类借助各种工具观测星空。迄今为止，人类已经向太阳系深空发射了200多个探测器。除了人类主动探访太空之外，也有大量“外星使者”来到地球：大到彗星和小行星，小到不起眼的宇宙尘埃。

2013年2月15日，一颗直径18米的小行星进入地球大气层，在俄罗斯西伯利亚的小城车里雅宾斯克上空爆炸，造成上千人受伤和大量建筑物损坏。如果小行星的直径更大一些，比如直径达到60米，且没有在空中发生爆炸的话，就可以摧毁一座较大型的城市。如果小行星的直径达到10千米，甚至可以导致人类从地球上消失，6500万年前地球上的霸主——恐龙，极有可能就是这么灭绝的。根据对地层中的古生物化石的统计，平均每隔2600万年，地球上就会发生一次生物大灭绝，我们之所以还没有遇到这样的危机，只能说是因为人类在地球上存在的历史太短暂了。

与这些轰轰烈烈的大家伙相比，每年还有数万吨宇宙尘埃（主要是徽陨石）悄无声息地降落到地球上。这些尘埃颗粒的直径小于1毫米，从荒无人烟的南北极到繁华的大都市，每天大约有100吨降落在地球的各个地方。

科学界关于微陨石的研究已经有很长的历史了，最早的先驱者是约翰·穆雷（John Murray）和阿道夫·埃里克·诺登斯科尔德（Adolf ErikNordenski?ld），接着是卢西恩·鲁道（Lucien Rudaux）和哈维.H.宁宁格（Harvey H. Nininger）。这里特别要提到唐纳德.E.布朗利（ DonaldE.Brownlee）和米歇尔·莫雷特（MichelMaurette）的贡献，正是由于他们的努力，微陨石研究从上世纪60年代开始，成为了一门真正意义上的学科。

在过去的20年里，搜寻宇宙尘埃的研究进展十分迅速。科学家在空气洁净、人迹罕至的地区，特别是覆盖着积累了数千万年冰雪的南极地区，找到了大量微陨石。在为南极科学考察站提供饮用水源的一口南极水井中，苏珊·泰勒（Susan Taylor）发明了一种提取微陨石的好办法，搜集到了不少微陨石颗粒。另一位科学家马修·金奇（MatthewGenge），则建立起了对微陨石进行分类的方法。自从有了第1手的研究样晶，关于微陨石的研究论文也就越来越多了。

虽然，在人类产生之前的史前沉积物中，以及远离人烟的荒漠、戈壁和冰川中，由于没有受到人类活动的明显影响，理论上也会有许多微陨石。然而，此前发现的微陨石主要还是来自南极。

那么，在人口密集地区能找到微陨石吗？之前，这一领域的专家们一直认为这是不可能的，因为在人口密集的地区，污染是不可避免的，无数源于地球的各种人造和天然颗粒会淹没相对来说数量很少的微陨石。

乔恩·拉森（Jon Larsen）是挪威一位著名的流行音樂家，他所在的乐队推动了吉卜赛爵士乐在全球的复苏。同时，他从小就是一个狂热的岩石标本收藏者。从2009年开始，他到人口密集地区搜集尘埃样本，对这些地区的尘埃样本进行系统研究，试图从中找到来自太空的微陨石。

但由于不知道微陨石长得像什么样子，自然也就不可能找到它们，搜寻结果令人沮丧。乔恩·拉森意识到，专门寻找微陨石是行不通的，必须同时对数10种源于地球的人造和天然颗粒进行鉴别。找到微陨石和其他颗粒之间的区别，才能筛选出微陨石。

最初，他只是在坚硬的地面上寻找，例如马路、屋顶、停车场和工业区，因为这些地方积累了大量的尘埃颗粒。后来，他又到其他国家和城市、山川、沙滩、沙漠等地寻找。6年来，他走过了近50个国家，进行了上千次搜寻，到过世界上的每个大陆。他用蔡司双筒显微镜观察收集到的所有样本，把其中有意思的颗粒挑选出来，用显微镜进行拍照，然后存档。他拍摄了40000多张照片，每张照片对应1个颗粒。

功夫不负有心人，兴趣是指向成功的最佳导师。2015年，乔恩·拉森终于找到了第1颗微陨石，英国伦敦帝国理工学院的行星科学家马修·金奇（MatthewGenge）确认了这一发现。很陕，他就找到了500多颗类似的微陨石。

《在屋顶寻找宇宙尘埃》这本书中，乔恩·拉森报告了他在人口密集地区进行的微陨石实证研究，展示了许多微陨石和大量源于地球的各种人造和天然颗粒的显微照片，并对这些小球体进行了系统分析。

看到这本书的时候，书中各种微小颗粒的高清大图令我感到震撼。这些直径为零点几毫米甚至更小的颗粒，被显微镜放大到几厘米甚至十几厘米后，丰富的表面细节纷纷显现出来，反映出它们或简单或复杂的身世。除了微陨石之外，这些微小颗粒有的来自工厂的切割机、电焊机、砂轮、模具车间，有的来自汽车的刹车片、沥青路面扬尘，有的来自厨房烟雾、打火机点火、节日的烟花，还有的来自沙尘暴、火山爆发、闪电，甚至是动植物残体、沙滩上的微生物遗骸等。

微陨石是世界上最古老的物质，它们是太阳系行星形成时残留下来的物质，其中含有比太阳还要古老的星尘，以及来自比地球上任何物质都更遥远的尘粒。借助于扫描电子显微镜、电子探针显微分析仪及纳米离子探针等高精度现代分析手段，对微陨石进行矿物学和地球化学研究，可以揭示它们的形成和演化历史，为太阳系的起源和演化、行星的起源和演化甚至生命的起源研究，提供更多的实物样本。

由于宇宙尘埃不仅有太阳系形成之后的颗粒，还有太阳系形成之前的颗粒。不仅有来自太阳系内的颗粒，甚至还有来自太阳系外的颗粒。因此，通过研究宇宙尘埃，可以显著提升我们对太阳系乃至整个宇宙甚至生命起源的认知。见微知著，关注这些宇宙尘埃，其实也是关注人类自身的命运。

在中国，对陨石和宇宙尘埃的研究始于20世纪60—70年代，位于贵阳的中国科学院地球化学研究所天体化学研究室就有这方面的研究团队。中国首次月球探测工程的首席科学家、中国科学院院士欧阳自远与他的同事和学生们，长期在那里从事月球和陨石方面的研究。从某种意义上说，正是对各类陨石和月球岩石的研究，奠定了后来探月工程的科学基砒。

10多年前，我读研究生的时候，曾在中国科学院南京地质古生物研究所做过花粉和孢子的鉴定工作。我们从不同年代的土壤中提取远古植物的花粉和孢子，识别它们来自什么植物，根据这些植物种类的组合，可以推测出当时的生态环境是温暖湿润，还是寒冷干燥。在我进行花粉和孢子鉴定时，手边就有一本图鉴手册供我们对照，根据图鉴手册上的高分辨率照片，识别出显微镜下的花粉和孢子属于什么植物。

现在社会上流行陨石收藏，但其中鱼龙混杂，假货不少，不少人因此受骗上当，付出了惨重代价。目前，国内玩家还在热衷于收藏大块的陨石，但国际上已经开始兴起了微陨石收藏，这股风迟早也会刮到国内。对于微陨石收藏而言，如果有一本图鉴手册，展示微陨石与源于地球的各种人造和天然颗粒，自然就可以减少很多受骗的机会。

我们曾经以为，宇宙离我们很遥远。但在我们周围随处可见的这些微小颗粒中，在我们呼吸的每一口空气中，在落在我们桌子上的灰尘中，在我们吃下的每一口食物中，或许都会有来自太空中的宇宙尘埃。

这些微小的颗粒，是来自宇宙的信使。它们在提醒人类，我们时刻在与宇宙进行交换。