就在12個多月前（2020年12月6日），我們在澳大利亞內(nèi)陸的伍默拉（Woomera），等待天空中的一道亮光，以見證隼鳥2號”宇宙飛船從航行中返回，回收一顆名為龍宮的近地小行星碎塊。不幸的是，那天伍默拉多云，我們沒有看到飛船進(jìn)入。
這是我們在回收中的唯一遺憾。我們找到并取回了隼鳥2號回收倉，把它帶回伍默拉，對它進(jìn)行了清潔和檢查。
樣品容器從回收倉上取出。它的形狀很好，再入大氣層時(shí)沒有超過60攝氏度，容器翻轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出嘎嘎聲，表明我們確實(shí)收集到一些固體樣本。容器一直保持真空狀態(tài)，以便收集小行星樣本釋放的任何氣體，在伍默拉對這些氣體進(jìn)行了初步分析。
一年過去了，我們對這個樣本了解得更多了。在過去的一個月里，已經(jīng)發(fā)表了三篇關(guān)于龍宮樣本首次分析的論文，包括本周《科學(xué)》雜志上的一篇文章，內(nèi)容是關(guān)于在小行星上看到的物質(zhì)與返回地球的樣本之間的關(guān)系。
這些觀測為了解太陽系的形成打開了一扇窗，并有助于解開困擾科學(xué)家數(shù)十年的隕石之謎。
易碎碎塊
總的來說，樣品重約5克，來自兩個著陸點(diǎn)。
科學(xué)家們正在準(zhǔn)備用于分析的樣品容器
第一個樣本來自龍宮暴露的表面。為了獲得第二個樣本，航天器向小行星發(fā)射了一個小圓盤，形成一個小隕石坑，然后在隕石坑附近收集了一個樣本，希望第二個樣本包含來自地表以下的物質(zhì)，不受太空風(fēng)化的影響。
隼鳥2號上的攝像機(jī)記錄了著陸采樣過程。通過對視頻的詳細(xì)分析，我們發(fā)現(xiàn)在著陸過程中“龍宮”噴出的顆粒形狀與從樣品容器中取回的顆粒非常相似。這表明兩個樣本確實(shí)代表了地表，第二個樣本可能還包含一些地表下的物質(zhì)，但我們還不知道。
回到實(shí)驗(yàn)室，我們可以看到這些樣本非常易碎，密度很低，這表明它們多孔。它們有粘土的構(gòu)造，表現(xiàn)也像粘土一樣。
龍宮樣品的顏色也非常深。事實(shí)上，它們比任何回收的隕石樣本都要暗。在龍宮的實(shí)地觀測也表明了這一點(diǎn)。
但現(xiàn)在我們手里有這些石頭，我們可以檢查它，了解它的細(xì)節(jié)。
一個隕石之謎
太陽系里到處都是小行星：比行星小得多的大塊巖石。通過望遠(yuǎn)鏡觀察小行星并分析它們反射的光譜，我們可以將大多數(shù)小行星分為三類：C型(含有大量碳)、M型(含有大量金屬)和S型(含有大量硅)。
當(dāng)小行星的軌道使其與地球發(fā)生碰撞時(shí)，取決于它的大小，我們可能會將其視為流星，在大氣層中燃燒時(shí)劃過天空。如果一些小行星幸存下來到達(dá)地面，我們可能會在之后找到剩余的巖石：這些被稱為隕石。
我們看到的大多數(shù)圍繞太陽運(yùn)行的小行星都是深色的C型小行星。根據(jù)它們的光譜，C型小行星在組成上似乎與一種叫做碳質(zhì)球粒隕石的隕石非常相似。這些隕石富含有機(jī)物和揮發(fā)性化合物，如氨基酸，可能是地球上制造生命的種子蛋白質(zhì)來源。
然而，雖然大約75%的小行星是C型，但已找到的隕石只有5%是碳質(zhì)球粒隕石。到目前為止，這一直是一個謎：如果C型小行星如此普遍，為什么我們在地球上發(fā)現(xiàn)的這類隕石這么少？
來自龍宮小行星的觀測和樣本解開了這個謎。
龍宮小行星的樣本(可能還有來自其它C型小行星的隕石)太過脆弱，無法在進(jìn)入地球大氣層后留存下來。當(dāng)它們到達(dá)地球大氣層時(shí)的速度超過每秒15公里，這是流星的典型速度，它們在到達(dá)地面之前就會碎裂并燃燒。
隼鳥2號帶回的樣本
太陽系黎明
但龍宮的樣本比這更有趣。這種物質(zhì)類似于一種被稱為CI碳質(zhì)球粒隕石的罕見亞類，其中C是碳質(zhì)，I指的是1938年在坦桑尼亞發(fā)現(xiàn)的Ivuna隕石。
這些隕石是球粒隕石家族的一部分，但它們很少有被稱為球粒的明確顆粒，球粒主要是由熔融液滴結(jié)晶而成的橄欖石圓形顆粒。CI隕石呈深色、均勻、細(xì)粒。
這些隕石的獨(dú)特之處在于，它們由與太陽相同的元素組成，而且比例也相同(除了通常為氣體的元素外)。我們認(rèn)為這是因?yàn)镃I球粒隕石是在塵埃和氣體云中形成的，這些塵埃和氣體云最終坍縮形成了太陽和太陽系的其他部分。
但與地球上的巖石不同，地球上45億年的地質(zhì)作用改變了我們在地殼中看到的元素比例，CI球粒隕石很大程度上是我們太陽系行星組成部分的原始樣本。
迄今為止，在地球上發(fā)現(xiàn)的CI球粒隕石不超過10顆，已知總重量不到20公斤。在我們的收藏中，這些物品比火星樣本更罕見。
大多數(shù)碳質(zhì)球粒隕石（如圖中所示的阿連德隕石）含有稱為球粒的典型圓形顆粒
那么，我們訪問的第一顆C型小行星與最稀有的隕石之一如此相似的可能性有多大？
地球上這些CI隕石的稀少很可能與它們的易碎有關(guān)。在穿越大氣層的過程中，它們將很難留存下來，而且如果它們確實(shí)到達(dá)地表，那么第一場暴雨將把它們變成泥坑。
小行星任務(wù)，如隼鳥2號、其前身隼鳥號和美國宇航局的奧西里斯-REx探測器（在貝努小行星上發(fā)現(xiàn)了水痕跡，2023年9月將攜帶樣品返回地球），正在逐漸填補(bǔ)我們對小行星知識的一些空白。通過將樣本帶回地球，我們可以回顧這些天體的歷史，以及太陽系本身的形成。
隕石學(xué)會網(wǎng)站查詢的CI碳質(zhì)球粒隕石
截止目前，隕石學(xué)會網(wǎng)站記錄的CI碳質(zhì)球粒隕石只有9個，總質(zhì)量只有21.513公斤，比月球隕石、火星隕石還稀有。除了南極發(fā)現(xiàn)的4個CI隕石，其他5個CI隕石全是目擊隕石。說明除了南極以外，CI隕石在其它地方要想找到，除非親眼看見掉下來。
參考資料：物理學(xué)網(wǎng)站（phys-org），隕石學(xué)會（Meteoritical Society）網(wǎng)站
編輯：隕石觀察
