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收藏家与科学家痴迷古陨石研究
0条评论 2014-12-12 14:01:13 来源:中国科学报 作者:冯丽妃
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Jay Piatek,美国印第安纳波利斯市的一名医生与陨石收藏家,掌握着已知2千克重的“黑美人”的2/3

Jay Piatek换着车挡把汽车开到高速公路旁的临街道路上,驶过一块刻着他名字和标语的广告牌:减肥、健康、动力。在美国印第安纳波利斯市这个寂静、远离市郊的Piatek诊所,这位医生通过向挣扎在饮食强迫症边缘上的数千名病人提供援助积累了一笔财富。

Piatek也有他自己的强迫症。诊所下面隐藏的是一个气候控制地下室,里面藏着他经久不衰的热情:陨石。用他那近乎照相机一般的记忆力,Piatek可以不假思索地说出那些他收藏的外国标本的名字和出处——Itzawisis是在纳米比亚发现的橄榄陨石;Gujba是在尼日利亚发现的碳质球粒陨石。“它们就像一个个小影星。”他有些梦幻般地说。

来自火星的“黑美人”

其中有一个女主角让人尤其充满敬意:她是一个“黑美人”,一块闪亮的表层像鳞片一样的来自44亿年前的火星陨石。它在距今500多万年前开始其地球之旅,时间上大约是人类与黑猩猩正从一个共同的祖先分道扬镳各自进化之时。当时,由于一颗小行星撞击火星,使这块岩石射入太空。

大约在1000年前,轨道动力和重力把这块在太空中游荡的岩石带到地球空间。它在穿越大气层的高温后得以幸存,并在撒哈拉西部登陆地球并分化成十来块儿。除了风和沙子,这些岩石无人问津。终于有一天,一位游牧民从沙丘中捡了一块儿。经过多位摩洛哥中间商之手后,这块儿岩石最终在2011年落到了Piatek手中。

从此,黑美人让收藏界情绪激昂,其每克价格超过1万美元(黄金交易价格每克为40美元)。这在很大程度上是因为对这块岩石曲折经历的科学发现。它是来自火星的最古老岩石,装满了来自这颗行星的原始水。最离奇的是,它似乎是第一个由风蚀或水蚀形成的来自火星的沉积陨石。这让黑美人不仅成为来自宇宙的祝福——沉积岩非常脆弱,被认为不可能在星际空间中保存下来,而且还是天体生物学家的福利。“如果你要寻找生命,就需要沉积岩。”佛罗里达州立大学陨石学家Munir Humayun说,去年他带领的研究团队确定了该岩石的确切年龄。

尽管它并没有保留任何生命的迹象,黑美人还是有很多特质俘获着科学家的心。它是一块儿角砾岩—— 一种由岩石构成的岩石,它们在一个细粒度母体脉石上凝聚在一起。每一个嵌入的卵石都有一段历史等待解封。黑美人拥有的不只是一个地质学故事,更是一个大部头的故事集。“我们在寻找类似的火星地质区域。”新墨西哥大学陨石学家Carl Agee说。

Agee带领的团队于2013年发表在《科学》杂志的文章是首个确认黑美人来自火星的研究,然而,它与其他74种已知火星陨石的任何一种都不同。尽管黑美人价格极其昂贵,但与用机器人从火星上带回样品的设想相比仍然较为便宜。“我曾半开玩笑地说‘返回来的是摩洛哥样本’。”Agee说,“其中一些陨石和黑美人一样,是仅次一级的好东西。”

痴迷者成暴发户

约有十来个机构花费了大笔钱或是通过资产交易来获得黑美人细小碎片的优先使用权。很多科学家排着队使用这些碎片。综合运气、资金、下手快等先决条件,Piatek掌握着2千克重的黑美人的2/3。

Piatek出生在印第安纳州盖瑞市,母亲在轧钢厂工作,继父是消防队的一名司机。婚后,他育有4子,做了近10年急诊科医生,他在1995年开了一个减肥诊所,生意很兴旺。2003年的一天,他问正在做陨石功课的四年级儿子:“什么是陨石?”从这一问起,他对陨石的痴迷开始了。“那是一种来自太空的生命,有几十亿年的物体,你可以把它捧在掌心。”他说。

目前被命名与分类的陨石已超过5万个。其中大多数是球粒状陨石,陨石块儿中填满叫作“陨石球粒”的小玻璃珠。更为罕见以及更昂贵的陨石来自于月球、火星以及太阳系中其他特殊天体,如灶神小行星。

数年前,由于被致命性胸疼困扰,Piatek曾决定减短医生的工作时间和对陨石的迷恋。并把收藏的陨石削减到400件左右。但是他的热情又复燃了。他最大的一个目标就是集齐橄榄陨石—— 一种很漂亮的陨石,常常含有像发光的原点一样嵌在灰色脉石中间的绿色橄榄石晶体。在59种橄榄陨石中(还有极少数非常难获得),Piatek已经收集了57种。

其中一颗叫作El Rancho Grande的橄榄陨石来自于与Agee的交易,后者是一名温文尔雅的学者,曾是美国宇航局约翰逊航天中心的重要科学家,现在新墨西哥州立大学陨石收集处工作。“我们的关系在这一点上非常亲密。”Piatek说。为此,他捐给该校的黑美人样本比别的地方都多。

Agee确定了黑美人来自火星,而且与其他火星陨石不同。2012年3月在得克萨斯州举行的月球与行星科学大会上,他与团队认为这块岩石是火山角砾岩—— 一种矿物晶体混合物,在地底不同地方慢速冷却的岩浆库中逐渐形成,并在一次火山喷发中融合在一起。

Agee团队2013年2月在《科学》上发表其研究结果之后,Piatek的生活就变得越来越复杂。“你们这些家伙简直要了我的命。”他说。几乎一夜之间,摩洛哥交易商就把黑美人的价钱从原来的每克几十到几百美元提高到了上万美元。以前,Piatek一个人占有大量市场,现在,他有了竞争对手。其中之一就是一位叫作Luc Labenne的法国收藏家。“我知道他会成为我的竞争对手。”Piatek说,“果然没错。”

在争议中前行

陨石收藏家、交易者与科学家有着共同的担心。而科学家则会受益于长期存在的“20/20”规定:即为了给陨石命名以及进行官方分类(这会让陨石更加珍贵),交易商或是收藏家必须交给一个科研机构20克或是这颗陨石重量的20%,视哪一种量更少而定。

科学家现在已经研究并对7块黑美人陨石进行了分类。但是其余的黑美人,包括Piatek和 Labenne的陨石均未进行分类,因为这些物主没有动机免费拿出陨石材料。陨石界的所有玩家都有内在激励。比如陨石猎人想赚钱,收藏家想要完整的陨石,而科学家则想做出点名堂。

“这个结果让我吃惊。”Humayun说,“它并非火山角砾岩。”相反,Humayun争论说,黑美人是一种沉积岩。其矿物和岩石组分的确与火成岩有关,来自于冷却的岩浆,但是随后却变成沉积岩,并经历过水蚀和风蚀。此后经过很长时间,在小行星撞击火星并最终把其送入太空之前,曾使这种角砾岩融合成坚硬的岩石。Humayun于2013年11月发表在《自然》的文章对其研究结论进行了总结。

这篇《自然》文章还重新评估了黑美人的年龄,Agee的研究团队曾基于对平均散装样品中铷和锶进行的放射性同位素年龄测定,将其年龄定位在21亿年左右。这一年龄使黑美人比辉熔长石无球粒陨石的年龄老得多(后者平均年龄为几亿年),但却没有距今41亿年的火星陨石艾伦年代更加久远。艾伦是一颗垒球大小的火星陨石,在1996年曾引起持续争议,一些科学家认为它含有变成化石的细菌。然而,Humayun的观点是,陨石的不同组成部分或许形成于不同年代。

Humayun的研究团队分析出,该岩石块富含辉石和长石——这些矿物曾最先在冷却的岩浆库中沉淀下来。他们还发现了锆石,一种非常坚硬的价值极高的小晶体,因为它们吸收了足够的可以用来测年的放射性铀。Humayun的团队从这些矿物中得到的年龄数据为44亿年,这使黑美人或至少能够检测部分的黑美人成为最古老的火星陨石。它还意味着,火星作为一个岩石熔融行星合成之后仅有数亿年,其地壳就冷却到足以支撑岩浆库形成锆石的温度。

现在,科学家依然在进一步对该岩石进行研究。每一次切片似乎都会带来惊喜。今年9月,在摩洛哥卡萨布兰卡召开的陨石协会大会上,Humayun在报告中称找到了黄铁矿脉,该矿脉横穿陨石其他部位,这意味着当这块岩石位于火星上时,它们一定是最后形成的特性。这种矿物质非常有趣,因为它的形成以水的存在为前提。


编辑:罗远

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