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2019年9月20日 星期五

[科太空] 三顆怪異(同時有教育性)的隕石



隕石學深奧、歷史悠久、又充滿了梗與亮點,是不可能在這影片的五分鐘(不算廣告)裡就講完的。

補充一個梗在於「隕石學」這個字本身,隕石是 meteorite 是流星 meteor 加上石頭的字尾 -ite,那隕石學就是 meterology 了吧?翻開字典一秒被打臉,很不巧,meterology 是氣象學才對,隕石學是 meteoritics。


兩個字的由來簡單說是:

流星=隕石通過大氣層發熱而發光的現象,但不是因為課本跟你說的「摩擦生熱」,而是空氣的「絕熱壓縮」(adiabatic compression)。

看到夜晚或白晝的天空飛過發光體的古人,因為古代交通不便,通常沒辦法找到元凶:那顆掉落在遠處的石頭本人,況且,大多流星都很小,根本不會落地。古人於是就認為流星是種「天氣」現象了。meteor 的本意類似「發生在空中的事」,可以指風雲雨等氣象現象,也可以指雲隙光、日暈、流星、極光等等,只要是在頭頂上發生的都行。

隨現代科學逐漸發展,一個古代單字就被分為兩個漸行漸遠的意義而使用了,「氣象學」先被發明,用掉了 -ology 字根。不過幸好還有另一組 -ics 字根可以用來造「隕石學」(像 physics, acoustics, optics)。

要出發總得有個開始,既然沒辦法一口氣講滿,就先用一些特別、有梗的例子當引子,偷渡一些概念給大家XD。這個影片就舉了三種奇怪的隕石:

1. 定向隕石(oriented meteorite)


通過大氣層落地後,有些隕石並沒有變得醜不拉畸,像從月宮落入凡塵但以臉著地的嫦娥(X),隕石居然在前端形成了光滑的錐形,好像子彈頭或飛機的機鼻一樣。因為少,定向隕石是收藏品的一種。

以前科學家不太清楚隕石是怎麼在墜落中變成錐形的,但在 2019 年,總算有人想調查清楚了,純粹為求知就是讚啦。他們的方法是把融熔的鋁發射到水中,模擬隕石在大氣中的動力學與流體力學。至於為什麼可以這樣模擬,物理學家自有一套模型放大縮小的準則,建築師和飛航工程中用到的風洞就是一個成熟的例子。

總之,他們發現隕石的先天形狀很重要,尖端不能太鈍、不能太尖,太鈍的隕石會像風中的硬紙板一樣飄忽,太尖的隕石則容易翻滾,只有尖端介於 60 到 100 度的隕石能穩定地尖端朝前掉落,大致維持形狀。

2. Österplana 065 物件


呃這編號,它並不是一個 SCP。只是一顆普通的在瑞典的礦坑中挖到的隕石......等等這和 SCP 文件的開頭異常像啊 XD

因為它是被挖出來的,所以所在的地層是古老的,位在古生代的奧陶紀地層,也就是說它掉到地球已經有約 4.8 億年了。而那個礦坑叫 Österplana = 是瑞典語的「東平原」。因此以下簡稱它「東平 065」。

東平 065 的特別在它的組成獨一無二!科學家可以靠隕石內部的物質組織與結構——例如有沒有經過「分化作用」形成「球粒」(chondrules):球粒就是各種嵌在石頭裡的結晶礦物;或者從化學分析看隕石含有的元素比例,分析某種元素各種同位素的豐富度(同位素「指紋」)來區分隕石的來歷。

例如在地球發現的隕石中,第二常見(占40%)的一類是「L球粒隕石」(L-chondrite),以下簡稱「L球」。 L 字母代表含鐵很少(Low),chondrite 代表構造含有球粒。在東平礦坑採集的過程就發現了很多和東平 065 同時期掉落的 L球,也就是說東平001~東平XXX 號樣本幾乎都是 L球,只有東平 065 這顆的來歷不明。

補充說明:因為所有 L球的化學成分幾乎相同,因此科學家相信他們全來自「同一顆」小行星的外殼。因為是外殼,因此含有較少的鐵。考慮在太陽系剛形成的時候,鐵會沉到熔融的小行星的核心 ←這就是「分化作用」。

但分析東平065的鉻元素和氧元素同位素比例之後,結論是在目前地球找到的隕石中,從來沒發現過帶有和它一樣特徵的隕石。它是前所未見的一類天體。

目前的猜測是,東平065來自於太陽系早期的混亂時期裡——想成各種原行星軌道交錯的狂暴撞球檯——有某顆天體,它撞上了 L球來源的原行星,一下子兩顆天體都四分五裂,拋射到各處,其中一部分漂流到和地球軌道交錯的區域,最後掉落在奧陶紀的地球上。基於某種原因,到今天我們還能看到 L球粒隕石落下,但東平065那顆天體的其他部分,很不巧就不再(或極罕見)落到地球了。

果然還是 SCP(拖走......)

3. Almahata sitta 隕石


這顆隕石本人在 2008 年 10 月 6 號被發現,然後在 10 月 7 號就進入地球大氣層,在東非蘇丹的上空爆炸成碎片,掉落在蘇丹的努比亞沙漠中,努比亞沙漠就是尼羅河上游《神鬼傳奇2》有出現的那片沙漠本人。

由於在發現時就決定了這隕石的軌道極有可能撞上來,於是啟動了一次模擬地球「防空觀測系統」協作,職業和業餘的天文學家一起回報觀測結果,因此它是第一顆在擊中地球之前就被發現的隕石。但預警時間只有 20 小時,說實在沒有鳥用。

Almahata sitta 的意思是阿拉伯語的「六號車站」,是最接近墜落地的蘇丹火車站名(可以想像多偏僻,是連個正式地名都沒有的地方)。因為是掉到沙漠之中,相對好找(要是掉到雨林可以直接放棄),加上隕石本人很可能有學術價值,美國 NASA 等太空機構組織了一次地毯式搜索,最終找到總重達10公斤,600 多片的隕石碎片。

這批隕石被載到美國分析之後,在裡面發現了鑽石?!

實際上......是奈米鑽石,奈米鑽石在隕石高速撞擊地表的高溫和高壓條件中形成是很常見的事。事實上奈米鑽石正是用來判斷地球上偶然發現的一個圓圓的坑是不是隕石坑的其中一個線索。

但容我提醒,這顆隕石根本沒有撞擊地表,它在半空中就炸裂成許多小塊了,記得嘛?小塊隕石墜落的「終端速度」也很慢,不可能撞出鑽石的。因此這表示鑽石是原本就存在的!難道它來自發大財之星?

鑽石是需要高溫高壓才能形成的礦物,一顆鼻屎大小的小行星才沒有能力把碳壓成鑽石的。只有夠大顆的行星深處才能滿足鑽石(和其他在 Almahata sitta 隕石中找到的高壓礦物,例如橄欖石)的生長條件。

因此小行星的悲慘身世就這樣被揭露了:在成為飄散在太陽系的無主孤魂之前,它本來是個小王子——一顆起碼有現在水星那麼大的原行星,甚至可能有火星大小,才能滿足分析中推斷的條件:兩百億帕斯卡(20 GPa)。然後,又 #咦為什麼我要說又呢 被某些殘暴的早期行星或原行星撞個粉碎,才會把唯有在星球深處岩石中才能形成的鑽石給拋入太空漂流。

這就是隕石非凡的真面目:隨便都是在太空中漂流幾十億年的孤兒,並且可以從他們的身世看出太陽系早期發生的一些事情......多半都很粉身碎骨,像薩諾斯喜歡的那樣。

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