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    陨石的洪荒之力:流星的改变

    2017年3月20日 来源: 互联网
    陨石的洪荒之力:流星的改变

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    陨石的洪荒之力:流星的改变

    观测显示,在较短时间内,落在地球上的陨石的分布与过去已有显著的改变。

    地球上的陨石主要源于小行星带,这些小天体随着时间在宇宙中移动,最后,运动轨迹靠近地球。一旦到达近地轨道,它们有可能会靠近太阳而被抛出太阳系,或者,少数情况下,它们会坠落到行星表面。在科学家对现今坠落的陨石的理解层层深入时,研究过去的陨石形态会更具挑战性。随着时间推移,落在地球上的陨石类型会发生改变吗?如果是这样,会在什么时间尺度上观察到这种变化呢?海克(Heck)等论证了不仅仅陨石的组成成分一直在变化,而且小行星主带中的发生的事件导致了这种短时间内的显著改变。

    陨石的洪荒之力:流星的改变

    陨石的旅程

    小行星主带的历史被一场灾难性的事件深深烙印。较大的小行星间的碰撞会让它们粉身碎骨,就像烟花绽放,爆炸成百上千的小碎片,这就形成了小行星族(asteroid family)。小行星族包含一群较小的小行星,基本上都有相同的化学组成,来自相同的母体,以相同的轨迹绕太阳运行。超过一半的小行星(半径 ?10 km)都属于来自较大小行星的小行星群。

    体积最小的星体(直径仅数米)可能是由大体积星的粉碎或者再次爆炸产生。它们太小了,我们很难在望远镜中看到这些遥远而微小的星星。我们无法追踪它们,所以也无法研究它们如何从小行星主带中踏上太阳系的旅程,也不知道有多少小小行星族的成员共属同一族。

    通过记录地球上陨石的数量,我们知道当前的落在地球的陨石的不同类型。今天,绝大多数的陨石都是普通球粒陨石陨石,石陨石是由三个子类H、L和LL构成,可以由铁橄榄石、辉石矿物质和金属内容物中的铁元素丰度来分类。研究过去发现的陨石通常更具挑战性。在瑞典、中国和俄罗斯有大量近5亿年的历史的石灰岩地区。陨石遗迹落在岩石上,随时间嵌入到这些岩石中。通过研究这些在不同深度、不同时代的嵌入陨石化石样本,我们已经开始整合这些来自多个时段的测量。

    在陨石记录中,一个突出的例子是探测到一个小行星族形成事件,名为L球粒陨石母体爆炸(LCPB),由那时落在地球上的组成大多数陨石物质的特定陨石类型命名。测量嵌在石灰石中的陨石化石和星际铬铁矿物后发现,陨石流在46600万年前爆炸时的陨石比如今要大多了,几乎是所有这些L球粒陨石的总和。结果表明,地球上的陨石流量可能会被小行星带中发生的某些事件深深改变。

    2004年,海克及其同事研究了同一时期的陨石,测量了来自化石陨石的铬铁矿颗粒内的宇宙射线产生的气体,以确定从LCPB小行星族形成事件发生,到这部分碎片运动到地球,经历了多长时间。他们发现,此事件的陨石在极短的时间尺度抵达了:十至二十万年。他们已经证明,主带中的主要事件可能引起陨石的数量和组成成分突然而剧烈的变化。这个工作没有得到答案的原因是,在此事件发生前后后是否有持续的基线流量。在确认了一个比此事件早一百万年的样本后,海克等人现在可以首次在事件发生的前后制定基线。

    海克等人的结果表明,在该事件发生前仅100万年的陨石流量,与事件发生后的陨石流量有显著不同。这表明,陨石流量随着主带中发生的事件不断变化,并不是一个稳定的基线。

    陨石的洪荒之力:流星的改变

    地球上的微陨石通量随时间的相对组成

    地球上的陨石流量为在主带中的事件的观测提供了物理证据支持。就像当一颗超新星爆发时,随着时间的推移,亮度的突然增加然后变暗,陨石通量的峰值将在主带中的事件发生后的不久到来。峰值随着时间的推移逐渐消失,直到下一个事件来临,这将导致陨石到达地球的流量将与主带中发生的事件同步改变。

    现在,我们有了三个时间点的数据——现阶段的、46600万年前的和海克等工作收集的46700万年前的数据,以及我们了解了陨石通量主要受小行星带中的大事件的影响,由此我们可以以点带面,纵览全局。通过对在其他时间段形成的嵌在石灰石中的陨石进行类似的测量,我们可以重建流量变化模型,并研究流量与小行星族和主带中的事件的相关性。从本质上说,我们正在从地球上的石灰石中捕捉微光——在小行星带中,旋转舞蹈的小行星所剩下的微光。

    作者:弗朗西斯·德米奥 (Francesca DeMeo)

    翻译:凌安

    校对:雪思瑜

    编排:邱煜欣

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