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这一块奇石,竟含有太阳系尚未发现的化合物!

2018-1-22 11:54| 发布者: admin| 查看: 295| 评论: 1|原作者: admin

摘要: 希帕蒂娅石只有几厘米长,已经碎成了石片,但它可能是世界上最有趣的石头。因为这块神秘埃及岩石所包含的微矿物化合物在地球、任何陨石或彗星及太阳系的其他地方均未发现。 1996 年,埃及地质调查局的地质学家阿莱 ...
       希帕蒂娅石只有几厘米长,已经碎成了石片,但它可能是世界上最有趣的石头。因为这块神秘埃及岩石所包含的微矿物化合物在地球、任何陨石或彗星及太阳系的其他地方均未发现。
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      1996 年,埃及地质调查局的地质学家阿莱·巴拉卡特(Aly Barakat)在埃及西南部发现一块五光十色的石头,并以西方第一位著名天文学家及数学家亚历山大的希帕蒂娅为其命名。
当时,巴拉卡特正在研究利比亚沙漠玻璃。这种玻璃的外形与海洋中的海玻璃相似,但地质学家认为其可能是约两千八百万年前在陨石的撞击下形成的。
      这块光泽的石头内衬有微小的钻石,巴拉卡特立即意识到它的独特意义,他怀疑这块石头可能是来自外星。2013 年,研究希帕蒂娅石的地质学家证实这块石头确实是天外来客。与已知的陨石不同,研究人员最初认为希帕蒂娅石是首个彗星核样本。
      但是,这块太空岩石似乎一段更加有趣的过往。一项由约翰内斯堡大学地质学家领导的新研究发现,希帕蒂娅石中含有的化合物与太阳系中发现的任何物质都不相同。因此,研究人员得出这样的结论:这块石头的一些部分形成于太阳系之前,否则,普遍认同的太阳系由同质气体星云形成的观念将遭到质疑。
      “我们认为,许多化合物(多环芳烃、碳化硅、镍磷化物、原生金属内含物)出现于太阳系之前。”多年来一直研究希帕蒂娅石的约翰内斯堡大学地质学家简·克雷默(Jan Kramers)称,“该石的聚合可能发生于太阳星云早期。”
      2013 年,克雷默曾领导团队证实了希帕蒂娅石是天外来客。他描述这块石头的结构就像掉进一堆面粉里碎裂的水果蛋糕。蛋糕面团代表构成大部分石头的矿物基质;嵌入基质中的矿物颗粒就像坚果和水果;所落入的面粉代表希帕蒂娅石在撞击地球时拾取的物质。
      克雷默和他约翰内斯堡大学的地质学家伙伴们利用复杂的电子显微镜来确定希帕蒂娅石的微观组分,从而确定了岩石在撞击地球时未添加的部分。他们发现石头中的许多化合物似乎形成于太阳和行星之前。不同于太阳系的物质组成,尽管碳、硅、铝、铁这些元素与地球上的物质相同,但其比例却大相径庭。
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      利比亚沙漠玻璃仅发现于利比亚和埃及边境的撒哈拉沙漠东部。一些地质学家认为,这种玻璃是经数千万年前的陨石撞击而形成的,这有赖于其悠久的历史和独特的地理位置。
      “如果能够用一个巨大的研钵和杵把整个地球磨成粉尘,我们就会得到平均与球粒状陨石的化学成分相似的尘埃”克雷默在一篇新闻中说,所谓球粒状陨石是非金属陨石,约占所有陨石的 86%。“在球粒状陨石中,我们可以看到少量的碳和大量的硅。而希帕蒂娅石的基质则含有大量的碳和极少量的硅。”
      换句话说,希帕蒂娅石中的大部分岩石与绝大多数小行星带以及地球,火星和金星等行星中所发现的碳与硅的比例相反。不仅如此,希帕蒂娅石的矿物基质中还含有大量的星际尘埃,这在太阳系的岩石中并不常见。
      “更不寻常的是,其基质中还含有大量非常特殊的碳化合物,这种碳化合物被称为多环芳烃或 PAH,它是星际尘埃的一个主要成分,甚至在太阳系形成之前就已经存在了。”克雷默说,“星际尘埃在没有长时间燃烧的彗星和陨石中也有发现。”
      这些多环芳烃是希帕蒂娅石中的组成成分,当这些石头穿透大气层并撞击撒哈拉沙漠时,在热量和压力的作用下,它可以变成钻石。这层太空钻石保护层使希帕蒂娅石得以长久保存,从而保留了地质学家当今研究的岩石。
      但可能最贴切的是,在太阳系形成之前,希帕蒂娅石或其组成部分是矿物颗粒,就像水果和坚果之于水果蛋糕。这些嵌入的颗粒含有磷和金属元素,如铝和铁,但比例或配置则与人们预想的不同。
      “在希帕蒂娅石颗粒中,这三种元素之间的比例与计算的地球中的比例和测得的已知类型的陨石中的比例均完全不同。”领导矿物颗粒研究的约翰内斯堡大学地质学家乔治·别利亚宁(Georgy Belyanin)说,“因此,这些内含物在我们的太阳系内是独一无二的。”
      该团队发现了纯金属铝,这个发现“在地球和太阳系其他部分是极为罕见的,就科学而言,”别利亚宁说。他们还发现了银碘磷化物和碳硅石或碳化硅的颗粒,这是第一次在没有先用酸溶解其余的岩石的情况下,在岩石中发现这些矿物质。
      “还有一种主要由镍和磷组成的化合物颗粒,其含有很少量的铁,这是一种在地球或陨石上之前从未观察到的矿物成分,”别利亚宁说。
该团队认为,许多此类具有不寻常成分的矿物颗粒形成于太阳系之前,虽然矿物基质的奇怪成分可能是太阳系形成的一个提示,但是我们还无法解读。广为接受的理论是,同质星云倒塌形成太阳,其余的物质(大部分与碳混合的硅酸盐)形成了岩石行星和小行星。
“希帕蒂娅石的基质中没有硅酸盐矿物,而球粒状陨石的基质(以及像地球、火星和金星这样的行星)则以硅酸盐为主。”克雷默说,“还有外来的矿物内含物。如果希帕蒂娅本身不是形成于太阳系之前,那么这两个特征都表明太阳星云不是每处都是同一种尘埃——这开始反驳我们对太阳系形成的普遍认识。”
未来对希帕蒂娅石的分析与对太阳系的行星科学研究相结合,可以帮助科学家更多地了解包裹钻石的太空岩石从何而来。但是现在,希帕蒂娅石自成一类,它是一种独一无二的陨石,其具有科学家从未在太阳系其他地方找到过的化合物。
克雷默认为,如果不是两千八百万年前撞击了撒哈拉沙漠并融化成利比亚沙漠玻璃的话,这块石头所被保留的体积可能会更大,尽管目前还没有办法来验证这个理论。


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引用 雅石乐 2018-1-22 11:59
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