你可能難以想到,太陽系最古老的物質竟然不是太陽,更不是地球,
而是地球上墜落的一顆隕石。
它就是比地球還古老,世界上被研究最多的隕石之一,70億年的默奇森隕石。
2020 年 1 月,天文學家報告稱,默奇森隕石顆粒被確定為 70 億年,比地球和太陽系的 45億年的年齡還大 25 億年,是迄今為止在地球上發現的最古老的物質 。
在對這顆隕石的多項研究中,已經確定了含有約70種氨基酸,它們是構成生命的一些基本成分。其中一些甚至是地球上不存在的。另外主要成分上,鐵佔22.13%,水佔12%,各種有機化合物含量較高。
默奇森如何發現的
默奇森是在1969年9月28日在澳大利亞維多利亞州 名為默奇森的地方被發現的。
準確地說,被看到墜落了。
當地時間上午 10 點 58 分左右,一個明亮的火球在消失於地面前分成三個大碎片,並留下一團煙霧。碎片散落在超過13 平方公里的區域內,其中發現的最大一塊重達7 公斤。還有一塊重 680 克,衝破了一間房子屋頂掉在了乾草之中。但更多的碎片只有幾克。
後來現場總共收集了大約 100 公斤默奇森隕石的碎片,其中超過 80 公斤用於科學收藏。
有趣的是,這100公斤大部分去了海外。美國芝加哥菲爾德博物館收藏了 52 公斤,華盛頓特區的史密森尼博物館收藏了 20 公斤。留在澳大利亞的不多,約 7 公斤留在了墨爾本大學,大部分後來還捐贈給了維多利亞博物館。
這個抽屜裡的大部分岩石都是默奇森隕石的一部分(右邊的大石頭不是——那實際上是1994 年發現的一塊不同型別隕石)。
據說研究人員現在開啟密封的管子,仍然可以非常微弱地聞到這塊隕石的氣味。
來自墨爾本大學的約翰·洛夫林博士,在 1969 年組織了隕石碎片的收集,用他的話說,氣味“就像甲基化的烈酒(一種燃料酒精)——非常強烈”。
這種氣味也恰好表明,默奇森隕石是一種被稱為碳質球粒隕石的罕見隕石。
與更常見的隕石不同,碳質球粒隕石充滿了有機分子和水。
隕石的來源
當中小恆星(大約是太陽質量的 0.5 到 5 倍)臨近生命的盡頭時,引力和核聚變產生的推力平衡發生變化,它們會膨脹成紅巨星,並不停地剝離掉它們的外層。整個過程會產生美麗的、且不斷膨脹的塵埃雲,天文學家通常稱之為行星狀星雲。
隨著時間的推移,這些行星狀星雲中的物質會冷卻,並凝結成塵埃和礦物質顆粒。這些顆粒有的會結合形成星際氣團,催生形成新一代的恆星、行星、小行星等。
而地球最初形成時,那時存在的任何形成於太陽誕生之前的物質顆粒,現在早已不復存在。因為它們會不斷被我們星球的地質構造過程(如火山和板塊構造)所改變。
但是,從太空墜落到地球的隕石,會像時間膠囊一樣,儲存了這些太陽系前的宇宙資訊。
自從 1987 年研究人員開始在隕石中發現太陽形成之前的物質顆粒以來,人類就一直在研究這些遠古物質,以瞭解它們的年齡和來源。
如何確定隕石的年齡
當宇宙射線的微小高能粒子穿過太空時,它們可以像微小的太空子彈一樣撞擊太空岩石中的礦物質。這反過來又導致這些礦物中的一些矽和碳原子分裂成其他元素,如氦和氖。
透過測量,比如來自默奇森隕石的礦物質,其中有多少被轉化為氦和氖,研究人員就能夠確定它們暴露在宇宙射線下的時間,從而確定它們的年齡。
默奇森隕石就是這樣被測定的。科學家家也據此推測,銀河系在大約 70 億年前,是一段恆星密集形成的時期。
默奇森的價值巨大,可能包含生命形成資訊
默奇森隕石包含微小的太陽形成之前的顆粒——奈米金剛石和碳化矽等,它們在太陽出現之前很久,就在其他超新星爆炸中形成了,能提供很多關於我們自己星系和其他地外太陽系是如何形成的資訊。
而且來自默奇森隕石中太陽前顆粒的資訊,對於瞭解元素最初是如何產生的,以及恆星的結構和力學也非常重要。
研究人員說,“這些東西基本上凍結了我們可以接觸到的太陽系中發生的一些最早化學反應的記錄。”
但除此之外,默奇森可能還蘊藏了生命起源的資訊。
證據表明,默奇森儲存完好的碎片的內部部分是原始無汙染的。研究人員使用包括光譜學在內的高解析度分析工具,在隕石樣本中確定了至少包含 14000 種分子化合物。
其中包括 70 多種氨基酸,而且只有 19 種是地球上已知的。
在默奇森隕石中另外還發現了嘌呤和嘧啶化合物。標本表明,許多有機化合物可能是由早期太陽系天體提供的,並且可能在生命起源中發揮了關鍵作用。
不過,雖然確定裡面有數萬種複雜的有機化學物質,但惱人的是,目前的研究手段難以全部匹配確定。只能儘量在新的、更先進的技術來分析它們之前儲存好。
但這些物質有趣的地方,可能也是最大的啟示在於:它們證明了地球上生命所必需的化學分子,似乎很容易在宇宙其他地方形成。
結合以上,可以看出默奇森隕石的價值真的非常罕見,以至於生物學家、化學家、天體物理學家都認同這一點。
一名研究人員曾這樣稱讚這塊隕石,
“它非常不尋常,它產生了關於宇宙學、元素形成和宇宙運作方式的大量資訊——由它產生的出版物可能比任何其他隕石都多。”
“這很令人興奮,但同時也讓我感到害怕,”
也許科學家的樂趣就在於,從櫃子裡取出一塊岩石、提取下物質,就能隱約瞭解我們銀河系,甚至生命的某些奧秘。