到南極追蹤“天外來(lái)寶”

隕石是來(lái)自太陽(yáng)系的天體碎片，它起源于行星、小行星和月球等天體，攜帶著太陽(yáng)系星云演化、固態(tài)行星形成以及后期地質(zhì)作用等一系列過(guò)程的信息。有的還含有太陽(yáng)系形成前的物質(zhì)，是“上天”派來(lái)地球的“使者”，甚至可能攜帶著地球早期生命的“種子”。

從隕石

探知地球的精確“年齡”

科學(xué)家從1969年墜落在墨西哥阿連德（Allende）鎮(zhèn)的碳質(zhì)球粒隕石中，發(fā)現(xiàn)了富鈣鋁難熔包裹體，這種物質(zhì)被認(rèn)為是太陽(yáng)星云凝聚形成的第一批固體物質(zhì)，通過(guò)放射性同位素含量測(cè)量，確定了太陽(yáng)系誕生的精確“年齡”為45.67億歲。

科學(xué)家從同年墜落在澳大利亞默奇森（Murchison）鎮(zhèn)的另一塊碳質(zhì)球粒隕石中，發(fā)現(xiàn)了超過(guò)100種氨基酸、多元醇、嘌呤和嘧啶等有機(jī)物，這些是地球生命的基本組成物質(zhì)，因此人們認(rèn)為，地球早期生命有可能是隕石帶來(lái)的。

由于地球形成后經(jīng)歷了廣泛的巖漿作用和變質(zhì)作用，早期地球的痕跡幾乎消失殆盡。若想探知地球年齡，通過(guò)測(cè)試地球巖石本身是非常困難的。于是，科學(xué)家想到了隕石，通過(guò)測(cè)試代亞布羅峽谷（Canyon Diablo）鐵隕石和其他球粒隕石，確定了地球形成的精確年齡為45.5 ± 0.7億歲。

為何南極多隕石：

南極隕石富集機(jī)制的發(fā)現(xiàn)

南極是地球上唯一一塊被冰封的大陸，其冰層平均厚度超過(guò)2000米。南極冰蓋的形態(tài)像一個(gè)大鍋蓋，中間厚，四周薄，中間為南極大陸的核部，四周為大洋。

隕石在地球上每個(gè)地方墜落的概率是相同的。然而，隕石落在南極冰蓋上不會(huì)很快被風(fēng)化。隨著時(shí)間流逝，隕石會(huì)被后來(lái)的積雪覆蓋，直至積雪在重力作用下轉(zhuǎn)化為藍(lán)冰，隕石就被長(zhǎng)久封存在藍(lán)冰中。南極冰蓋的形成有數(shù)百萬(wàn)年的歷史，因此南極冰蓋中儲(chǔ)存著數(shù)量可觀的隕石。

南極冰蓋堅(jiān)硬如鐵，考察隊(duì)員無(wú)法從冰下開(kāi)采隕石。幸運(yùn)的是，南極的冰蓋就像一輛輛公交車(chē)，在重力作用下，可以永不停歇地從南極大陸核部（冰蓋頂部）向四周的海岸運(yùn)動(dòng)；而裹挾在冰層中的隕石就像一位位乘客，隨著冰流的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)移動(dòng)的冰流遇到巨大山脈的阻擋，就會(huì)在山脈前停下來(lái)。當(dāng)冰雪隨著南極氣溫變化逐漸消融或者升華，隕石就會(huì)暴露在冰面上。有時(shí)，冰流會(huì)越過(guò)相對(duì)矮小的山脈，減緩速度，在山脈后方逐漸升華，隕石也會(huì)產(chǎn)生富集現(xiàn)象。按照冰流“到站”位置的不同，南極隕石富集的模式被稱(chēng)為山前模式、山后模式、山間模式。

尋找來(lái)自月球的“小月亮”

格羅夫山地區(qū)由64座冰原島峰和大面積出露的藍(lán)冰區(qū)組成，總體地勢(shì)東南高西北低，東南側(cè)為冰原高地，與下方的藍(lán)冰區(qū)落差形成陣風(fēng)懸崖。

2015年，我有幸參加了中國(guó)第32次南極科學(xué)考察，成為第7次格羅夫山科考隊(duì)的隊(duì)員，負(fù)責(zé)隕石搜尋和隕石富集機(jī)制研究項(xiàng)目?；厥丈形绰睹娴脑虑螂E石是我們考察的重要目標(biāo)，大家心中都有一個(gè)夢(mèng)想，希望幸運(yùn)之神能降臨到自己頭上，發(fā)現(xiàn)來(lái)自月球的“小月亮”。

南極內(nèi)陸適合野外工作的時(shí)間非常寶貴，相對(duì)好的天氣里，我們經(jīng)常通宵達(dá)旦、廢寢忘食。第一天的隕石回收工作在陣風(fēng)懸崖的北段藍(lán)冰區(qū)展開(kāi)。我和同事李巖組成一個(gè)小組，展開(kāi)徒步搜尋隕石工作。大約半小時(shí)后，李巖戴著手套拿著一塊比大拇指略大的黑色石頭問(wèn)我：“這是不是隕石呢？”

這塊石頭通體黑色，點(diǎn)綴著灰白色、大小不一的角礫，有點(diǎn)類(lèi)似地球玄武巖的杏仁狀構(gòu)造。我拿出隨身攜帶的鑒定工具，用小刀在黑色物質(zhì)表面刻劃，發(fā)現(xiàn)其硬度大于小刀，不能被磁鐵吸引；用放大鏡仔細(xì)看，發(fā)現(xiàn)角礫狀物質(zhì)大部分為長(zhǎng)石，黑色物質(zhì)為隱晶質(zhì)，看不到任何礦物特征。因此，我判斷該巖石可能是一塊玄武巖，其來(lái)源可能為灶神星，也有可能是月球，但最有可能是地球巖石。

我們小心地將其用自封袋包好，在袋子上標(biāo)注了“LY001”的臨時(shí)編號(hào)（意為李巖回收的第一塊隕石）。后來(lái)實(shí)驗(yàn)室分析證實(shí)，這塊隕石真是一塊來(lái)自月球的隕石！

在這之后，我們當(dāng)天就回收了100余塊隕石。在此后的工作中，我們不斷在寒風(fēng)中苦苦尋覓。最終，格羅夫山全隊(duì)收集隕石630塊，圓滿(mǎn)完成了科學(xué)考察任務(wù)?；貒?guó)后，我把所有隕石登記造冊(cè)后上交中國(guó)極地研究中心集中保管。

揭秘中國(guó)南極第一塊月球隕石：GRV 150357

2023年，桂林理工大學(xué)隕石與行星物質(zhì)研究中心承接了一批南極隕石分類(lèi)任務(wù)，該任務(wù)負(fù)責(zé)人夏志鵬等人對(duì)隕石樣品進(jìn)行了細(xì)致研究，其中就包括臨時(shí)編號(hào)為“LY001”的隕石樣品。

在顯微鏡下，該樣品展現(xiàn)出了它的真容：這是一塊斜長(zhǎng)巖質(zhì)沖擊熔融角礫巖。通過(guò)對(duì)樣品結(jié)構(gòu)、礦物組合、礦物成分，特別是斜長(zhǎng)石、輝石等礦物成分對(duì)比，我們確認(rèn)，該樣品是來(lái)自月球明亮高地的斜長(zhǎng)巖。

斜長(zhǎng)巖暴露于月球表面后，遭受了隕石和微隕石的強(qiáng)烈撞擊，巖石破碎、熔融，破碎的細(xì)小碎屑被玻璃膠結(jié)，甚至有些玻璃發(fā)生了重結(jié)晶，形成了新的礦物。通過(guò)詳細(xì)分析判斷，科研團(tuán)隊(duì)向國(guó)際隕石協(xié)會(huì)提交了分類(lèi)命名申請(qǐng)，最終獲得了中國(guó)第一塊南極月球隕石的永久命名編號(hào)——GRV 150357。

月球無(wú)大氣層保護(hù)，宇宙中的大小隕石可以“長(zhǎng)驅(qū)直入”，高速撞擊月球表面，形成不同尺寸的撞擊坑，最深的地方可直達(dá)月幔。當(dāng)撞擊壓力和上覆巖層圍壓減小后，壓力釋放，暴露于月表的巖石極易裂解，大巖塊慢慢變?yōu)樾∷閴K；微隕石的持續(xù)撞擊可將小碎塊研磨成粉末；高溫還會(huì)熔融巖石，將碎屑物膠結(jié)起來(lái)，形成沖擊熔融角礫巖。GRV 150357就是這樣一塊月球隕石，給我們帶來(lái)了月球形成和演化的相關(guān)信息。

2020年12月，嫦娥五號(hào)攜帶約1731克月壤返回地球，通過(guò)對(duì)嫦娥五號(hào)月壤的研究，科學(xué)家將月球巖漿活動(dòng)的“年齡”更新至20億年，并發(fā)現(xiàn)了結(jié)晶“年齡”只有1.2億年的巖漿成因玻璃珠，還發(fā)現(xiàn)了嫦娥石和分子水等；2024年6月，嫦娥六號(hào)實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)首次在月球背面采樣，帶回了1935.3克月壤。嫦娥五號(hào)和嫦娥六號(hào)采集的月壤均為玄武巖，是月球晚期巖漿噴發(fā)的產(chǎn)物，而GRV 150357是斜長(zhǎng)巖質(zhì)角礫巖，代表了古老的月球高地巖石。我們相信，隨著對(duì)GRV 150357月球隕石的深入研究，將會(huì)有越來(lái)越多的月球演化謎團(tuán)被揭開(kāi)。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇 高琳 美術(shù)編輯 / 周游）