水星來客？

編譯/劉聲遠(yuǎn)

2012年初，撒哈拉沙漠西部的一個(gè)游牧者發(fā)現(xiàn)了一些散落在沙中的綠色石頭。他知道空曠的沙漠是尋找隕石的好去處，隕石商人會(huì)給出好價(jià)錢，于是就撿起30多枚看起來彼此相關(guān)的綠石頭。

到這年春天時(shí)，總重量為345克的綠石頭被送到了摩洛哥的隕石市場(chǎng)上，并被德國(guó)隕石商斯蒂芬·拉繆發(fā)現(xiàn)。當(dāng)他向賣家咨詢有關(guān)情況時(shí)，賣家稱它們可能來自于一塊火星隕石。拉繆并不同意這種說法。他認(rèn)為，它們擁有奇異亮綠色澤，不可能來自于任何已知類型的隕石。

由此，關(guān)于隕石“NWA 7325”（“NWA”是非洲西北部的英文首字母）的科學(xué)探案故事開始了。盡管故事尚未結(jié)束，有一點(diǎn)卻已明晰：這是一些非常有趣的石頭——它們屬于可能是地球上已知來自水星的第一塊隕石。

要想讓任何隕石得到正式歸類，隕石商都必須捐贈(zèng)20克或20%的樣本給一家科學(xué)機(jī)構(gòu)。拉繆曾經(jīng)與美國(guó)華盛頓大學(xué)西雅圖分校的隕石學(xué)家安東尼·歐文一起合作過，于是他把一些綠石頭樣本送到了歐文那里，后者與其他科學(xué)家分享了這些樣本，并對(duì)其進(jìn)行了礦物學(xué)等方面的研究與測(cè)試。

NWA 7325具有多個(gè)令人好奇的特征：它包含大量的鎂，而大多數(shù)隕石卻并非如此；它幾乎不含鐵，而大多數(shù)隕石富含鐵；它的色澤偏淡，而大多數(shù)隕石呈暗褐色或黑色。這些都暗示：它來自一顆像行星那樣分層的天體的外層，這樣的天體擁有致密、炙熱的內(nèi)核，輕得多的地殼則包裹著內(nèi)核。

NWA 7325究竟來自何方？候選對(duì)象包括：巖石行星水星、金星和火星?？茖W(xué)家首先排除了金星，因?yàn)樗暮衩艽髿鈱訒?huì)燒毀一些來襲或逃逸的巖石。接著，他們又排除了火星。目前已知來自火星的隕石一共有67塊，但NWA 7325的氧同位素（每一種同位素在其原子核中的中子數(shù)量都不同）的比例與所有已知的火星隕石都不一樣。

那么，它會(huì)不會(huì)來自水星呢？從理論上說，一塊巖石要從水星來到地球是相當(dāng)困難的。水星與太陽之間的距離是5800萬千米，而地球與太陽之間的距離是1.5億千米。因此，為了擺脫太陽的巨大引力，一塊來自水星的巖石不得不在太陽系中旋轉(zhuǎn)著向外而行。但是，加拿大科學(xué)家在2009年進(jìn)行的新的計(jì)算表明，由于太陽的強(qiáng)大引力，撞向水星的巖石會(huì)移動(dòng)得非?？?，以至于它們從水星撞出的殘骸也可能移動(dòng)得足夠快，從而一路飛到地球?？茖W(xué)家說，在以超過每秒9千米的高速度離開水星的巖石中，有2%～5%可能在3000萬年內(nèi)到達(dá)地球。這比科學(xué)家先前的估計(jì)高了10～100倍。

對(duì)這塊奇異綠色巖石進(jìn)行的測(cè)試，也支持了它可能來自水星的猜測(cè)。歐文公布了他的測(cè)試結(jié)果和他的猜測(cè)，還把樣本借給了麻省理工學(xué)院的磁學(xué)專家本杰明·魏斯。不走運(yùn)的是，所有這些綠石頭的固有磁場(chǎng)都在無意中被摩洛哥隕石商隨身攜帶的工具消磁了，其中只有一小塊石頭例外。魏斯對(duì)它進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它的磁場(chǎng)強(qiáng)度比迄今已知的任何隕石都低，這與水星現(xiàn)在的磁場(chǎng)幾乎完全匹配。

磁性特點(diǎn)、鐵含量低、鎂含量高，這些都暗示水星是NWA 7325的故鄉(xiāng)。但其他一些科學(xué)家根本不看好這個(gè)說法。他們指出了NWA 7325在化學(xué)組成方面的其他問題。首先，美國(guó)宇航局的“信使號(hào)”飛船最近發(fā)現(xiàn)水星表面存在不少的硫，但NWA 7325所含礦物質(zhì)中的硫含量太低，根本不能指望它來自水星。其次，這塊巖石的鈦和鈣水平與水星不同。第三，這塊巖石含有大量富含鉻的礦物質(zhì)——輝石。這些化學(xué)證據(jù)讓一些科學(xué)家推測(cè)，NWA 7325可能屬于一類特殊的隕石——原始無球粒隕石，這類隕石包含富含鉻的輝石，鐵含量卻低。這些隕石被認(rèn)為是形成于太陽系之初的原始行星的殘余，這些原始行星分化出了地殼和內(nèi)核，卻在隨后被其他天體撞得粉身碎骨。

還有一個(gè)潛在的問題：NWA 7325太古老。澳大利亞國(guó)立大學(xué)的地質(zhì)化學(xué)家們和歐文一道，測(cè)試了由鈾的放射性衰變留在這塊綠色巖石中的鉛同位素。他們由此得以回溯這塊隕石的形成時(shí)期——45.6億年前，這幾乎剛好是太陽系天體圍繞新生的太陽、從旋轉(zhuǎn)的氣體和塵埃盤中形成之后。如此時(shí)間框架意味著，原始水星只有800萬年的形成時(shí)間，包括內(nèi)部熔化、分化出內(nèi)核和地殼，接著被另一次天體撞擊撞掉外層的一塊。這就產(chǎn)生了另一種可能性——NWA 7325不一定來自像水星這么大的天體，它也可能來自于一顆在早期太陽系中迅速冷卻的小行星。

進(jìn)一步的研究或許有助于科學(xué)家在各種可能性之間做選擇。例如，有科學(xué)家正在尋找NWA 7325在自己過去的某個(gè)時(shí)刻曾遭遇一次撞擊震蕩的物理證據(jù)。NWA 7325的確顯示出了一些曾經(jīng)熔化、再結(jié)晶的跡象（這可能揭示了它被從母天體敲掉時(shí)的狀況），但科學(xué)家目前尚未在它內(nèi)部發(fā)現(xiàn)一種被叫作隕波長(zhǎng)石的玻璃樣的礦物質(zhì)，這種物質(zhì)形成于被高溫高壓震蕩的巖石中。

NWA 7325到底是不是來自水星？現(xiàn)在還無法確定。如果科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一塊疑似來自月球的巖石，他們可以用它與由“阿波羅號(hào)”宇航員從月球帶回地球的月球巖石樣本作對(duì)比；如果懷疑它可能是火星隕石，他們可以把它與已知來自火星（因?yàn)槔锩娣@有火星空氣）的隕石作比對(duì)。但要想對(duì)一塊被疑為來自水星的巖石進(jìn)行對(duì)等的測(cè)試，就只能等到飛船帶回水星表面樣本之時(shí)。不過，歐文似乎并不急于了解謎底。他說，“這是一個(gè)未解之謎。這才是隕石令人著迷之處，也正是我熱愛我的工作的理由?！?/p>

背景知識(shí)

水星是太陽系8顆行星中最小和最靠近太陽的一顆，其軌道周期約為88個(gè)地球日。從地球上看去，水星大約每116天就圍繞自己的軌道轉(zhuǎn)一圈，這個(gè)公轉(zhuǎn)速度比太陽系其他行星都快?；蛟S正是因?yàn)槿绱搜杆俚倪\(yùn)動(dòng)，使水星在古代西方世界被按照羅馬神話中快速飛行的信使墨丘里的名字來命名。由于水星幾乎沒有大氣層來保持熱量，所以它的表面溫差在太陽系所有行星中最大，在一些赤道地區(qū)從夜間的-173℃變到白天的427 ℃。水星兩極的溫度持久保持在-93℃以下。水星的軸傾角在太陽系行星中最小，僅為大約1/30度，但水星的軌道偏心率在太陽系行星中最大。水星在遠(yuǎn)日點(diǎn)與太陽的距離是在近日點(diǎn)的大約1.5倍。水星表面密布隕擊坑，看上去與月球相似，這表明水星在過去幾十億年來的地質(zhì)上都不活躍。

水星不以大多數(shù)其他行星（比如地球）的方式經(jīng)歷季節(jié)變換。水星被太陽的強(qiáng)大引力鎖定，所以它的自轉(zhuǎn)方式在太陽系中很獨(dú)特。相對(duì)于恒星看去，水星每公轉(zhuǎn)兩圈就恰好自轉(zhuǎn)三圈。從太陽上看去，以軌道運(yùn)動(dòng)為參照系，水星每?jī)赡瓴抛赞D(zhuǎn)一圈。因此，一個(gè)站在水星上的觀察者每?jī)赡瓴拍芸匆娨惶臁?/p>

因?yàn)樗堑能壍老窠鹦且粯游挥诘厍蜍壍酪詢?nèi)，所以水星在早晨或夜晚都可能出現(xiàn)在地球的天空里，但不會(huì)出現(xiàn)在午夜。此外，在相對(duì)于地球的軌道運(yùn)動(dòng)過程中，水星像金星和月球一樣呈現(xiàn)完整的相位變化。盡管從地球上看去水星可能是一個(gè)很明亮的天體，但由于它距離太陽很近，所以它時(shí)常被太陽的光輝淹沒而難于被看見。