

2021 年 2 月的一个寒冷夜晚,英格兰西南部丘陵地带一座被花园环绕的市场小镇温奇科姆,在火球和音爆中点亮夜空,一块陨石划过天际。
天文学家们立刻就意识到这块刚刚降临的岩石的价值。他们迅速传达了消息。随后的几天里,当地居民和科学家们搜遍了树篱、田野和车道,共收集了超过一磅的来自地球之外的碎片。
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专家们对这块特别的火球感到兴奋是有充分理由的,因为它比温奇科姆镇15 世纪的城堡还要古老得多。这块陨石是来自太阳系诞生之初、已有 45 亿年历史的遗迹。研究这些碎片有助于研究人员了解行星形成时的状况,包括像火星这样的世界曾经可能有多少水。
伦敦自然历史博物馆的地球科学家阿什利·金 (Ashley King) 表示:“温奇科姆陨石包含了地球上海洋和生命起源所需的所有成分——水和有机分子。”他是今天在《科学进展》杂志上发表温奇科姆陨石研究成果的数十位科学家之一。
这块来自英国的陨石是天文学家所说的碳质球粒陨石的一个例子。这些岩石真的与宇宙同龄:它们可能形成于太阳系的黎明时期,在太阳系的外围区域,然后最终落入内行星附近。

碳质球粒陨石的碳含量比大多数同类太空岩石高得多。它们还含有大量天文学家称之为挥发物的物质:例如甲烷、氮气、二氧化碳以及水,这些物质在太空中是冻结的,但在内太阳系的加热下会很容易变成气体。
碳质球粒陨石并不经常来到地球;在地球上收集研究的数千块陨石中,它们只占很小的比例。2009 年,一块坠落在丹麦;2012 年,另一块坠毁在加利福尼亚。这两块陨石似乎都与温奇科姆陨石经历了相似的轨迹,这可能暗示它们都可能拥有相同的起源故事。
为了找到如此古老的岩石物质,天文学家通常需要派遣探测器到地外。2014 年从日本发射的“隼鸟 2 号”(Hayabusa2) 航天器,在六年后的今天返回地球,带回了来自近地小行星 162173 Ryugu 的样本。NASA 的 OSIRIS-REx 航天器,于 2016 年发射,将于 2023 年返回,并携带来自另一颗近地小行星 101955 Bennu 的类似样本。这两颗小行星都被怀疑是球粒陨石。
温奇科姆陨石通过坠落地球,为航天机构节省了麻烦。更重要的是,由于当地居民通过门铃摄像头和行车记录仪捕捉到了陨石的坠落轨迹,天文学家能够轻松地重建这块岩石在大气层中的飞行路径。

金表示:“由于我们知道了这块原始岩石在大气层之前的轨道,而且陨石在着陆后仅数小时就已被找回,这有点像我们拥有了来自小行星的‘自然’样本返回任务。”
由于这些碎片来自已知环境,天文学家还能自信地确定哪些是陨石碎片,哪些来自车道等地方。碎片也在几天内被找回,这意味着任何污染都被降到了最低。“温奇科姆陨石是原始的,未被地球环境改变,它给了我们一个回顾历史的机会,”金说。
苏格兰格拉斯哥大学的地球科学家、金的合著者之一卢克·戴利 (Luke Daly) 表示:“我们能够对温奇科姆陨石中的水成分进行一项令人兴奋的测量,并知道它 100% 是外来的。”
科学家们不仅发现了他们的时间胶囊中的水——他们还检测到了含碳和氧的化合物,包括氨基酸,这是地球上生命的基石。
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尽管温奇科姆陨石在地球上很罕见,但早期太阳系可能充满了这样的碎片。在很多方面,它们是残余物:那些未能被正在形成的小行星吞噬的物质。当时,一块又一块的碳质球粒陨石会撞击内行星,蹂躏它们的表面。因此,像温奇科姆陨石这样的岩石,可能连同水和氨基酸一起,被运送到了地球,以及水星、金星和火星。这又引发了另一个问题:它们携带了多少生命必需的物质?
为了回答这个问题,一组来自法国和丹麦的研究人员检查了一种非常不同的陨石:来自火星的碎片,这些碎片从火星脱落并被抛开,直到坠落到地球。目前已知这类陨石大约有 200 个例子,它们让科学家们可以在舒适的家园里瞥见火星的历史。相关研究今天也在《科学进展》杂志上发表。
这些来自火星的岩石中有一个特别的警示信号:铬。并不是说这种重金属在火星上不为人知——但一种特定的同位素,铬-54,在火星地壳中并不天然存在。事实上,铬-54 最有可能的来源确实是球粒陨石。根据这块陨石样本中的铬含量,专家们可以估算出撞击火星的球粒陨石的数量。
哥本哈根大学的天文学家马丁·比扎罗 (Martin Bizzarro) 表示:“这使我们能够对火星上必须存在的水量进行一个确切的估计。”他和同事们得出结论,撞击火星的球粒陨石,加上来自行星内部翻腾的水蒸气,可能曾经让火星被一个近千英尺深的海洋淹没。

金表示:“这项研究看起来非常令人兴奋,并进一步支持了富含水的行星是陆地行星挥发物主要来源的假设。”金并未参与火星岩石研究的作者。
至于温奇科姆陨石,该论文的科学家们才刚刚开始研究这些从天而降、几乎就在他们身边落地的岩石。这是一个通往一个线索稀少的宇宙时期的窗口——例如,已知最古老的地球岩石,只有大约 40 亿年的历史。
戴利表示:“这块石头将带给我们更多激动人心的科学发现。不可能全部涵盖。”