从陨石看太阳系的起源

十一从陨石看太阳系的起源

1 遂古之初

天地是怎样诞生的？在我国古代，人们已经对这个重大的问题表示了认真的关注。早在两千三百年前，著名的诗人屈原在《天问》中写道：“曰，遂古之初，谁传道之？上下未形，何由考之？冥昭瞢音，谁能极之？冯翼惟像，何以识之？明明音音，惟时何为？阴阳三合，何本何化？……惟兹何功，孰初作之？”Œ

这说明我国古代不仅关心天地的起源,而且也推测天地形成之前是一团浑浑沌沌的物质,天地的形成是矛盾变化发展的结果。还提出了一个很重要的问题:天地诞生以前,世界处在没有白天黑夜的浑沌状态,时间离现在又那么遥远,怎么能够知道那远古的变化情况?应根据什么来考察?

在两千多年前,由于当时条件的限制,人们还没有认识到地球是围绕太阳运转的行星。到了今天，人们已经把地球的起源和整个太阳系的起源紧密地联系在一起,并推测太阳、地球等天体形成以前是一团浑浑沌沌的气体尘埃云——太阳星云，太阳系并不是上帝和神仙的创造，天上根本没有什么神怪，太阳系是自然形成的，太阳星云收缩、凝聚成太阳和行星，同平常看到的水往低处流一样，都是自然的现象，只不过规模不同。

不仅如此，人们还能够通过各方面的实践，考察太阳系诞生这样一个宏伟的事件。诗人屈原在两千多年前提出的重大问题——“遂古之初，谁能道之？上下未形，何由考之？……”现在已开始找到了回答；陨石。这些太阳系的高寿老爷爷，它们经历了太阳系远古的开头，“目击”了天地未分时的浑浑沌沌状态，身上还留下了当时大量的信息，它们是一种难得的真实的“传道者”。因此在近20年来，科研工作者更努力地分析陨石的“身世”，不断了解它们与太阳系以及地球起源的关系，这方面工作已取得很大的进展，扩大了人们的眼界，并得到新的启发。当然也应该同时看到，要深入认识一件事物，需要实践、认识，再实践、再认识的反复过程，有时这种认识过程是相当长的。目前，陨石的研究正处在探讨阶段，有许多问题还有待于进一步深入研究，有些问题的认识还可能有重大修改。

2从陨石的“身世”看太阳系的起源

下面我们就目前的认识，谈谈陨石的“身世”和太阳系的起源。

通过研究，一些科学工作者推测，陨石的形成大体经历以下几个阶段：太阳星云的凝聚，球粒的形成；‚球粒集聚成行星和小行星；ƒ在部分小行星内部，石、铁的分化；„小行星的瓦解；…陨石与地球相遇。下面我们就开始作简略的介绍：

u太阳星云的凝聚，球粒的形成

在很久很久以前，这里说的很久，不是几千年几万年，而是46亿年以前，那时侯我们地球还没有“出世”，太阳、月亮也没有诞生，所以还无所谓“天”“地”之分。当然在这个浩瀚的空间中，也不是一片虚无的真空世界，而是有一团十分庞大的气体尘埃云，混混沌沌，速速漫漫，它就是我们太阳系的前身——太阳星云。这个星云在不断地自转着，

由于引力作用，这个星云正在收缩，逐渐变成扁平的圆盘，自转的速度也由于收缩而加快；同

Œ请问：关于远古的开头，谁个能够传授？那时天地未分，能根据什么来考究？那时是浑浑沌沌，谁个能够弄清？到处充满着无形的气体，靠什么来认识？无底的黑暗生出光明，这样为的何故？阴阳二气，渗合而生，甚么是本源，又如何变化？……(开天辟地)这样一个工程,何等伟大,是谁最初创造的?

时星云内部的温度也由于收缩而升高，越是接近星云的中心，温度越高；在星云的中心逐渐凝聚、收缩成年轻的光辉的太阳。当整个星云的收缩逐渐停止时，扁平星云的温度相应下降，星云中许多尘埃物质开始凝聚成千千万万的尘埃球。这些尘埃球的运动速度相当高，有时尘埃球与尘埃球相遇会剧烈碰撞，并飞溅出一批熔化小滴粒，开始这些炽热的滴粒闪射着耀眼的光芒，但很快就冷却暗淡下来，变成比较结实的球粒。

在太阳系诞生的历程中，球粒的形成是十分壮观的景象。当时有千千万万个尘埃球在空中奔腾飞舞，千千万万朵碰撞的火花闪射着灿烂的光辉，真是“绿光紫艳喜相逢，绚丽多彩照云空”，五色缤纷的火花多像那盛大节日的焰火，在浩瀚的太阳星云空间闪烁，仿佛在庆贺太阳系开始脱离混混沌沌的气体尘埃状态。

球粒的“出世”表明太阳系的诞生是很不平静的。

u球粒集聚成行星和小行星

千千万万的球粒诞生以后，又要开始它们新的历程。球粒好比是水滴，大家都知道，水滴多起来，开始可以积集成涓涓细流，许多细流经过迂回曲折的历程聚集成浩荡的红河，最后许多江河汇集成汪洋大海。

球粒的情况也有点类似，它们的集聚成长也是经过漫长的曲折过程。当两个球粒相对速度相当大时，相遇时会剧烈碰撞，溅射出新的熔化滴粒……;而当一些球粒相对速度相对小时，相遇时会聚集在一起，逐渐有一些球粒与球粒，球粒与镍铁颗粒、尘埃物质聚集成较大的团块，大的团块由于大，不容易被碰碎，它逐步“吃掉”路上遇到的球粒以及其他颗粒，吃掉较小的团块，一步步壮大起来。有时一些团块相遇时，由于大小相差不多，而相对速度又大，也会相互碰撞，然而这种碰撞，却为别的大团块的成长提供了新的有利条件，大团块更容易吃掉这些碎件，从而加快成长的过程。今天人们在分析球粒陨石时，就发现有些球粒陨石里面有碎片存在，这反映团块之间的碰撞瓦解，大团块吃掉碎片的过程。当团块增加到1000米以上的大小时，它开始发挥引力的作用，把附近一些小团块吸引过来，加快集聚的过程。就这样经过聚集——碰撞瓦解——再聚集的曲折过程，经过多少万年的时间，一些团块越来越大，逐渐有相当一部分球粒、镍铁颗粒和其他物质聚集成像水星、金星、地球、火星这样半径为几千千米的行星。我们人类的摇篮——地球就这样形成了，从此有了天地之分，灿烂的阳光开始照耀着这个新生的“伴侣”，同时由于地球的自转，又带来了白天和黑夜。

从这些行星的形成过程可以看出，地球虽大，但也是由“小米”大小的球粒汇集起来的。（以后经过几十亿年，内部变化相当大，逐渐演变成今天的地球）与此同时，在火星与木星之间，球粒也聚集成一群半径从几千米到几百千米的小行星。

u在部分小行星内部，石、铁的分化

在小行星的内部有不少半衰期较短的放射性同位素，会释放出热量。而对于大小从一百多千米到几百千米的小行星，由于半径较大，里面的热量不容易散发出来，热量的积累逐渐使内部温度升得相当高，物质处在熔化状态或半熔化状态，使原来的球粒结构消失，同时，由于金属镍铁较重，夹带部分其他物质逐渐下沉，而一部分较轻的石质物质逐步上升。这样在这些小行星的内部发生了大分化，出现一个铁镍核心或石、铁核心，核心的外面便是消除了球粒结构的石质包层。当然这种分化也是相对的，不可能纯而又纯，并不是岩浆全是岩浆，一点金属镍铁也没有；镍铁全是镍铁，一点杂质也没有，而是相对的大体上的分化。

当放射性元素放出的热量逐渐减少时，小行星内部的温度就会慢慢地下降，里面的镍铁缓慢地结晶，形成特殊的韦德曼花纹结构。

人们对铁陨石的韦德曼花纹进行了深入的研究，发现不同的铁陨石，花纹的情况也有所不同。为什么会有这种差异呢？经过分析，人们了解到当熔化镍铁冷却的时候，温度下降的快与慢会影响到结晶的情况，从而影响到韦德曼花纹的情况，就是说冷却的速率和韦德曼花纹的情况有密切的关系。人们利用这种规律，使用现代化的物理仪器——电子探针，精确地分析了不同的铁陨石的韦德曼花纹，又用电子计算机进行了计算，反推出当时镍铁的冷却速率。研究结果表明，这种冷却是非常慢的，多数情况是从1万年下降1度到100万年下降1度的范围。这证实了原来这些镍铁外面包着厚厚的石质层，热量很难散发到太阳系空间，只能非常慢地冷下来。

而且小行星愈大，它的冷却就愈慢。从镍铁当时的冷却速率还可以反推出这些小行星的大小。推算结果表明，这些小行星的直径大约从150千米到400千米左右。

从较大的小行星内部的熔化、分化和冷却的过程，可以看出，铁陨石、石铁陨石和非球粒陨石都是由球粒陨石物质演变出来的。这些较大的小行星就像是一个个巨大的熔铁炉，经过升温熔化，重的金属沉下来，轻的石质浮上去，再冷却，就这样把千千万万的小球粒炼成一团具有独特花纹的“高级宇宙合金”。炼好这“炉”合金可不是简单的事，不说别的，光是冷却就得花多少万年的时间。

除了一些较大的小行星以外，还有相当多的半径较小的小行星，它们由于小，内部热量散发比较快，温度上升不太高，因此物质不会熔化和分化，大体上还保持着球粒结构。

u小行星的瓦解

这群大大小小的小行星，主要运动在火星与木星之间一个环带里。由于数目多，在以后几十亿年的漫长岁月里，有些小行星会相互碰撞，瓦解成各种大小的碎片。那些较小的小行星瓦解成为球粒陨石，较大的小行星核心部分的碎片就成为铁陨石和石铁陨石，外层部分的岩石碎片便成为非球粒陨石。

在太阳系空间，还有强大的宇宙射线。在小行星瓦解以前，由于半径大，宇宙射线打不进去，当小行星逐步瓦解成无数的小碎块（大小大约一米上下或更小些）后，宇宙射线就可以穿透它，并在碎块中产生各种放射性同位素。用科学仪器测量放射性同位素的含量，就能测出陨石是什么时候在太阳系空间瓦解成小碎块的。

1971年5月，在我国贵州省安龙县落下一块球粒陨石，经我国科学工作者测定，它是在300万年前就瓦解成的小碎块。

u陨石与地球相遇

小行星瓦解后的小碎块，有的改变了原来小行星的轨道，与我们地球相遇，落在地球的表面上，被人们收集起来，送到实验室，成为珍贵的天体标本。

陨石的历史启示我们，我们所居住的地球并不是从来就这样的，今天大家看到的大海、陆地连同整个地球本身都有它诞生成长的历史。地球的前身只是一团弥漫的气体尘埃物质，经过尘埃球变成“小米”大小的球粒，千千万万的球粒经过集聚——碰撞瓦解——再集聚的曲折过程，经历球粒（零点几毫米到几毫米大小）--微星（几米到几十米大小）--小行星（几千米到几百千米大小）这样几个阶段，从小到大，终于成长为直径为一万多千米的地球。从大小看，地球开始进入相对稳定的漫长时期，但内部却出现新的变化，由于放射性元素放出很大的热量，会使内部温度升高，物质熔化，原有的球粒结构消失，重的镍铁物质下沉，轻的石质岩浆上升，出现一次大分化。同时地球内部的水蒸气和各种气体不断跑出地球表面，气体形成大气层，水蒸气冷却凝聚后形成大海……这样在地球的表面上也分化出陆地和大海，逐步演变出种类万千的植物和动物，再进行发展成为有智慧的生物——人类。

“天长地久有时尽”，地球和整个太阳系都有一部诞生、发展、衰亡的历史，不过时间是十分漫长的。从陨石的资料和其他的资料可以看出，整个太阳系已经有大约46亿年的漫长时间。