科学家解密袭击俄罗斯的陨石

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2013年2月15日，发生在俄罗斯的一场陨石雨迅速成为焦点新闻。造成陨石雨的小行星进入大气层时直径约15米，质量约7000吨。它以5.4万千米/小时的速度进入大气层，并在天空中留下了约10千米长的尾迹。主爆炸发生在叶卡捷琳堡时间9:15（北京时间11:15）左右，主要的碎片似乎击中了切巴尔库尔湖。这次事件至少造成1200人受伤，大多数受伤的原因是碎玻璃和建筑震动，所幸没有人受重伤。

切巴尔库尔陨石在天空中留下的尾迹。图片来源：wiki commons

18日开始陆续有媒体报道，俄罗斯科学家在车里雅宾斯克州的切巴尔库尔湖地区发现部分陨石碎片，通过分析采集到的陨石碎片样本初步确认为“普通球类陨星”。这些陨石被暂时命名为切巴尔库尔（Chebarkul）陨石。截至2月19日，俄乌拉尔联邦大学的科学家已经在切巴尔库尔湖周围寻获53块陨石碎片。而根据新华社的报道，截至2月25日，在野外考察过程中又发现了100多块陨石碎片，其中最大的一块重量超过1千克。根据对陨石碎片的化学分析，其金属铁含量约为10%左右，此外还含有橄榄石、亚硫酸盐等化学成分。

目前俄国科学家收集到的一些切巴尔库尔陨石碎片。图片来源：wiki commons

这里各媒体译为“普通球类陨星”或“普通球类陨石”的，按照通用的译名，应称作“普通球粒陨石”。它们是最普通的一类陨石，占到已被分类的陨石当中的绝大多数。

不过既然都说到了分类，就让我们先来看看陨石的种类都有哪些。按照化学成分和特性，陨石一般被分为三个大类：以硅酸盐成分为主的石陨石（Stony meteorite），以金属铁、镍为主的铁陨石（或陨铁，Iron meteorite）以及二者兼有的石铁陨石（Stony-iron meteorite）。

石铁陨石

最罕见的一大类陨石便是石铁陨石，在目前的陨落记录中，这类陨石只占总量的1%。顾名思义，这类陨石既含“石”（硅酸盐组分），又含“铁”（铁镍合金单质）。根据单质铁的蕴含方式，石铁陨石又可以分为中铁陨石（中陨铁，Mesosiderite）和橄榄陨铁（Pallasite）。

迄今中铁陨石被寻获的总量为183枚。它们是铁镍等金属含量与硅酸盐含量接近的一类，金属以角砾状态埋藏于硅酸盐中。比较近的陨落记录发生在1995年9月7日下午1:45，三块陨石坠落在内蒙古自治区东乌旗及周边地区，碎片总重129千克。而数量最大、最著名的中铁陨石来自智利的阿塔卡玛沙漠，是一批名为“死牛”（Vaca muerta）的中陨铁——在广大的散落区内有许多碎片，总重达3.8吨左右。

沙漠中的死牛陨石碎片（右）及陨石截面照片（左）。图片来源：meteorites.com.au; encyclopedia-of-meteorites.com

橄榄陨铁则更为罕见，目前寻获总量为93枚。与中铁陨石不同，橄榄陨铁中的铁镍等金属是以基质形式存在的，而且其中包裹着硅酸盐晶体（多为橄榄石），就像是天然镶嵌的珠宝。2000年坠落在我国新疆阜康的阜康（Fukang）陨石正是这一类，陨石整体重量高达1003千克，非常罕见。非常遗憾的是陨石被发现者隐匿贩售，如今基本已落在国外收藏家手中，且价值不菲。而著名的布伦汉姆（Brenham）陨石总重可达4.3吨左右，最早于1882在美国堪萨斯州哈维兰附近发现，陨落时间则可能是在20000年前。

艾斯圭尔（Esquil）橄榄陨铁切片（左）及阜康橄榄陨铁切片（右）。图片来源：geogallery.si.edu; Michael C. Roarke

据氧同位素、金属和硅酸盐组成，橄榄陨铁又可分为4群：主群（Main Group / PMG）、鹰站群（Eagle Station / PES）、辉石群（Pyroxene / PPX）和其他群（Ungrouped / P-UNG）。常见的橄榄陨铁大多属于主群，目前发现的鹰站群与辉石群的橄榄陨铁分别只有4块与2块。

鹰站群橄榄陨铁鹰站陨石切片（左）和辉石群橄榄陨铁NWA 1911切片（右）。图片来源：wikicommons; meteoritestudies.com

铁陨石

铁陨石同样不多见，在陨落记录中占总量的6%左右，铁陨石是含有大量铁镍金属的陨石，因其铁含量高，又被称为陨铁。它们很可能作为人类早先可使用铁的来源，在文学创作中也常被当为打造上古神兵的必须材料——所谓“玄铁”是也。

不过我们发现的铁陨石却远比陨落记录中的比例高。普遍认为造成这一现象的原因有三个：一方面是因为铁陨石更耐烧蚀，所以块头普遍偏大；一方面是因为落地后的铁陨石更耐风化；一方面是因为铁陨石更好找，只要用金属探测器就能简单地找到。

若以质量论，铁陨石占到已寻获陨石中的绝大部分，大概有500吨左右。目前发现最大的那颗铁陨石总重60吨以上，坠落地点位于非洲纳米比亚，被称为霍巴（Hoba）陨石；第二大铁陨石是格林兰“约克角”（Cape York）陨石，已知总重58.2吨；第三大铁陨石则是在我国新疆青河发现的新疆（Armanty）陨石，已知总重为28吨。这块陨石目前位于乌鲁木齐，有兴趣的读者可以前往参观。而在2011年7月，在新疆阿勒泰发现了一颗据估算重达25吨的巨型铁陨石，这也应该是世界上第四大的铁陨石。只是这颗陨石已经被当地政府保护了起来，所以没有更多消息流出。除此之外，我们看得见摸得着的铁陨石还有南丹（Nantan）陨石，这颗陨星的碎片总计9.5吨左右，在南丹公园、南丹博物馆以及北京天文馆都有保存和展出。

霍巴铁陨石，目前人类发现的最大的陨石。图片来源：wiki commons

铁陨石的分类比石铁陨石要复杂的多。按照传统的分类，根据结构的不同，可以将铁陨石分为八面体铁陨石（Octahedrite）、六面体铁陨石（Hexahedrite）和无纹铁陨石（Ataxite）三类，其中八面体铁陨石又依据其纹理精细程度做了详细划分。而新近按照化学方法，将铁陨石类型做了更为详细的划分，依然是三个大类：岩浆铁陨石（Magmatic iron meteorite）、原始铁陨石（或非岩浆铁陨石，Primitive iron meteorite）和其他铁陨石（Ungrouped iron meteorite），只是前二者之下又细分为了14个群，部分群还有子群——这里就不再详细展开了。

吉丙（Gibeon）陨石切面。其表面花纹为经特殊手段蚀刻而得的魏德曼纹样（Widmanstätten pattern），是八面体铁陨石的特征之一，根据纹理精细程度可以对八面体铁陨石进行分类。图片来源：meteorite-recon.com

石陨石

相对之前的两个种类，石陨石数量非常庞大，在观测陨落的陨石中，93%都是石陨石。这些陨石主要由各种硅酸盐组成，对它们进行分类非常复杂。目前为科学界普遍接受的分类方法是根据内部结构将其分为两大类：其中一类内部均匀分布毫米级球状颗粒，称作球粒陨石（Chondrite），它们的母天体未经熔融或岩体分化，于是结构未曾改变，保留着最原始的特征；而另一类石陨石则没有球粒结构，称作无球粒陨石（Achondrites），它们的母天体往往经过熔融，通常会含有独特纹理和熔融矿物，与地球上的岩浆岩、玄武岩结构类似。在一些陨石分类体系里，甚至将铁陨石和石铁陨石也并入了球粒陨石和无球粒陨石这两类之中。

球粒陨石的切片，不难发现它是由很多球形颗粒组成的。图片来源：geokem.com

球粒陨石

这类陨石占所有陨落记录的86%，也就是最常见的一种，因其数量庞大，因而也被广泛研究。按照化学成分，球粒陨石又可以分为四大类。

最为常见的球粒陨石是普通球粒陨石（Ordinary Chondrite），这个陨石家族的绝大多数均属此类，这次的俄罗斯陨石事件当中寻获的陨石碎片也不例外。普通球粒陨石之下还可以继续细分，根据矿物成分的不同（主要根据铁含量、其它金属含量和氧化铁含量），普通球粒陨石可以分为高铁群（H chondrite）、低铁群（L chondrite）和低铁低金属群（LL chondrite）。据初步分析，车里雅宾斯克陨石含有大约10%的金属铁，这意味着它们有可能属于高铁群。而目前世界上收集到的最大的石陨石——吉林（Jilin）陨石，也是高铁球粒陨石。

世界最大的单块陨石——吉林一号陨石。

碳质球粒陨石（Carbonaceous Chondrite）虽然没那么常见，但其家族枝繁叶茂，谱系最为庞大。这是含有大量水和有机化合物的一类陨石，其子分类通常以首颗发现或最具代表性的一颗命名。目前，碳质球粒陨石一般可分为CI（Ivuna）群、CM（Mighei）群、CO（Ornans）群、CV（Vigarano）群、CK（Karoonda）群、CR（Renazzo）群、CH（High iron / ALH85085）群、CB（Bencubbin）群和未分类群（Ungrouped）。1983年6月25日19时许陨落在陕西省宁强县燕子贬乡的宁强（Ningqiang）陨石是我国首次收集到的碳质球粒陨石，围绕它的相关研究亦成果甚丰。

属CO群的凯尼撒（Kainsaz）陨石。图片来源：niger-meteorite-recon.de

顽火辉石球粒陨石（Enstatite Chondrite）较为罕见，因多含顽火辉石（一种辉石族矿物，双链硅酸盐，化学成分MgSiO3）而得名。比较特别的地方是，这种陨石呈还原性，铁元素几乎都是以单质形式存在，几乎不含铁的氧化物，这很有可能意味着他们的母体最初位于太阳系形成之初的中心地带。这一类球粒陨石又按成分划分为高顽火辉石群（High Enstatite）和低顽火辉石群（Low Enstatite）。已知最大的一颗顽火辉石球粒陨石是加拿大的阿比（Abee）陨石，总重108kg，其中的一颗在加拿大皇家安大略博物馆收藏展出。

在安大略博物馆展出的阿比（Abee）陨石。图片来源：wiki commons

除此之外还有一类未分类球粒陨石（Other chondrite），这一类与其他几类有着一些共同属性，又有着一些显著差异，主要包含R群（Rumuruti chondrite）和K群（Kakangari chondrite）。这类球粒陨石非常稀有，前者只有一例坠落记录，而后者也只发现了三块。

无球粒陨石

无球粒陨石远较球粒陨石稀有，占所有陨落记录的8%左右。这类陨石的分类也颇为复杂，在不同资料各有差异。具体来说，大体上可以分为原始无球粒陨石（Primitive achondrite）、火星陨石（Martian meteorite）、月球陨石（Lunar meteorite）、小行星陨石（Asteroidal achondrite）等几类。但也有些资料将小行星类当中的某些族群归入原始类，并将小行星类拆分为玄武岩类（或称HED类，Basaltic achondrite）和其他类（Other achondrite）。

原始无球粒陨石常被称为PAC类。这类陨石虽然没有球粒，但是它具有一些球粒的遗迹，化学成分也与球粒陨石相近，因此也有人认为这类中间过渡体应该独立出来形成单独的分类，与球粒陨石、无球粒陨石并列。原始无球粒陨石又可分为阿卡普尔科群（Acapulcoite）、洛特兰群（Lodranite，或称橄榄古铜群）和薇诺娜群（Winonaite）。

在早期的陨石分类中，有一个名为“SNC”的群，后来这个类群逐渐被证实母体源自火星。目前这个群分为辉玻群（Shergottite）、辉橄群（Nakhlite）、纯橄群（Chassignite）和其他群（Other Martian meteorite）。火星陨石非常稀少，目前发现的仅百颗左右，而且多数是在新世纪才被发现。

辉玻群群火星陨石DAG 735（左）与辉橄群火星陨石纳科拉（Nakhla）陨石（右）。图片来源：wiki commons; meteorite-recon.com

月球陨石当然就是来自月球的陨石啦。它们很有可能是月球遭到天外来客撞击时，被砸下来的碎块。第一颗月球陨石于1979年在南极洲被发现，当时并未确定其来源，它来自月球的证据是与阿波罗计划所采集的月球岩体样本进行的比对。同时科学家也提出月球上存在地球陨石的可能性，一旦发现，则能为地球早期的地质情况研究提供了可用的数据。月球陨石没有进一步的分类，因为太过稀有，那怕是与火星陨石相比。

小行星陨石因为母体不同，因此有时也被称为演化无球粒陨石（Evolved achondrite），以表述其矿物和化学组成因熔融和结晶过程而发生了改变。小行星陨石在无球粒陨石分类当中多和原始无球粒陨石有重叠，常见的类群有：玄武岩群（Basaltic / HED / Vesta）、钛辉群（Angrite）、顽火群（Aubrite）、橄辉群（Ureilite）、帕拉齐尔纳群（Brachinite）。小行星陨石中最常见的一个子类为HED群，它又分为古铜钙长无球粒陨石（Howardite）、钙长辉长无球粒陨石(Eucrite)和奥长古铜无球粒陨石(Diogenite)三个子类群。据光谱学分析，HED群陨石与4号小行星“灶神星”（4 Vesta）化学成分吻合，因此科学家们怀疑HED陨石的母体很可能就是灶神星。

奥长古铜无球粒陨石泰塔温（Tatahouine）陨石（左）与钙长辉长无球粒陨石NWA 5787（右）。图片来源：meteorite-recon.de

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庞大而复杂的陨石家族当然不会只有这么简单，文章所挑选的例子也只是最为常见的那一些。不过掌握了这些基础分类知识之后，我们至少可以发现，到网上花大价钱去买这次事件的陨石碎片是相当不值当的——即便它们是真的。毕竟，这次的陨石数量理论上不少，而且它们是最最常见的那类。