隕石是流星體或小行星從地外空間穿過地球大氣層經(jīng)燒蝕并撞擊地表后的殘留體，能夠為我們研究太陽系形成和演化提供重要的線索。
流星體在穿過大氣層時會發(fā)生高溫摩擦、氣化，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻或存在裂隙，在降落的過程中可能會發(fā)生解體、爆裂。因此，最終落在地表的隕石很可能不止一塊。在一次降落事件中隕落的來自同一流星體的所有隕石塊體都被稱為成對（paired）隕石，這些隕石分布的區(qū)域被稱作為隕落帶（strewn field）。從某種意義上來說，這些隕石才是真正的“天生一對”。
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01 “人證、物證”俱全的目擊型成對隕石
人們親眼觀察到流星體燃燒發(fā)光和降落的過程，并最終找到的相應(yīng)隕石塊體被稱為目擊隕石。確定目擊隕石成對和分布區(qū)域是一件相對簡單的事情，因為隕石降落地點周圍的居民可以為隕石的隕落方向、空爆聲音、亮度等提供“人證”。另外，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，雷達、CCD相機、甚至是日常的行車記錄儀都可以為隕石的降落提供“物證”。
2013年2月15日發(fā)生在俄羅斯的著名的“車里雅賓斯克隕石雨”就是一次典型的目擊隕落事件。當時，許多行車記錄儀和監(jiān)控攝像頭記錄下了隕落的景象。車里雅賓斯克隕石雨形成了一個長60-100千米、寬10-20千米的隕落帶，回收隕石的總質(zhì)量超過1000千克[1]。對于目擊隕石不同塊體，我們可以放心的去（嗑）相（西）信（皮），因為它們的成對是有“人證、物證”可循的。
左：行車記錄儀拍攝的俄羅斯車里雅賓斯克隕石隕落過程；右：車里雅賓斯克隕石不同塊體，它們均為成對隕石。圖源：earthsky.org；meteorite-recon.com
02 發(fā)現(xiàn)型成對隕石的“脫單”之路
然而，目擊隕石畢竟是少數(shù)。在國際隕石學會的官方記錄中，目擊隕石不到隕石總數(shù)量的2%。大部分隕石是降落地球很久以后，被發(fā)現(xiàn)和收集起來的。這些隕石被稱作發(fā)現(xiàn)型隕石。
很明顯，對于發(fā)現(xiàn)型隕石，我們既沒有目擊者也沒有詳實的影像和觀測資料。在缺乏“人證”和“物證”的情況下，研究發(fā)現(xiàn)型隕石是否成對是一件相對復雜的事情。發(fā)現(xiàn)型隕石塊體是不是就“注孤生”了呢？
別擔心，我們可以運用其他手段幫助它們“脫單”。一般來說，判斷隕石塊體是否成對會綜合考慮以下幾點因素：
（1）發(fā)現(xiàn)地點是否比較接近或者具有一定的分布規(guī)律。
一般來說，流星體在解體后，大質(zhì)量的塊體比小質(zhì)量的塊體沿飛行方向飛行得更遠。因此，如果隕石的分布沒有受到后期搬運的影響，這些塊體會沿飛行方向顯示質(zhì)量增加的趨勢，且一般分布在幾到幾十千米長的橢圓狀區(qū)域里。
例如，最近在我國新疆庫姆塔格沙漠發(fā)現(xiàn)的Kumtag 016隕落帶（該隕落帶名稱由質(zhì)量最大的Kumtag 016命名）包含多塊L5型普通球粒隕石，質(zhì)量分布在0.5到153千克之間，目前總質(zhì)量達550千克。這些成對隕石散落在一個10 3.5 千米的橢圓狀區(qū)域中，并且從西北至東南方向呈現(xiàn)塊體質(zhì)量增加的趨勢。目前，Kumtag 016隕落帶是我國沙漠地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最大石質(zhì)隕石隕落帶[2]。
新疆庫姆塔格沙漠發(fā)現(xiàn)的Kumtag 016隕落帶。綠圈指示形成Kumtag 016隕落帶的隕石塊體，灰色圈指示尚未分類的隕石塊體[2]。
值得注意的是，雖然南極地區(qū)也有較多成對隕石，但是它們的發(fā)現(xiàn)地不代表隕落地點。由于冰蓋中冰川的運動，隕石多在東南極四周和橫貫?zāi)蠘O山脈山前的藍冰區(qū)或冰磧發(fā)生富集[3]。
（2） 隕石的類型、巖石礦物學特征和地球化學組成是否接近。
一般認為，成對隕石屬同一隕石類型。由于成對隕石來自同一流星體，它們的巖石礦物學特征和地球化學組成等都應(yīng)該較為相似。一般來說，在符合上述條件（1）的前提下，隕石類型稀有或者成分罕見的塊體有較大概率是成對隕石。例如，我國新疆阿勒泰地區(qū)的Aletai隕落帶，由28噸、23噸、18噸、5噸、0.43噸等多塊大質(zhì)量鐵隕石組成，目前總質(zhì)量超過74噸。該隕落帶總長達430千米，從新疆木壘縣沿西北方向一直貫穿至阿勒泰市附近，大大超過了常見隕落帶的長度，成為世界上最長的隕落帶。
這些距離相隔甚遠的“大塊頭”之所以能被確認為成對隕石，是因為它們的“DNA”極其特殊。鐵隕石可以被分為13個化學群。其中，IIIE群鐵隕石是一個比較小眾的化學群，目前僅有16個隕石個體。Aletai隕石不僅屬于IIIE群隕石，而且成分和其他IIIE群鐵隕石具有明顯的區(qū)別。正是依據(jù)這獨一無二的“DNA”密碼，紫金山天文臺的科學家們已經(jīng)幫助這些塊體成功“脫單”[4]，相關(guān)的最新科研成果即將出爐，敬請關(guān)（圍）注（觀）。
宇宙射線暴露年齡指從撞擊母體釋放隕石暴露開始，到隕石降落到地球的時間間隔；居地年齡指隕石撞擊地球和回收到隕石的時間間隔。在地外空間中，隕石會受到宇宙射線的轟擊，并產(chǎn)生宇宙成因穩(wěn)定核素（如，3He，21Ne等）和放射性核素（如，14C、36Cl等）。根據(jù)宇宙成因核素的豐度可以計算隕石的宇宙射線暴露年齡。隕石降落到地球后，地球大氣屏蔽了宇宙射線的轟擊，不同放射性核素會按照各自半衰期衰變，因此可以據(jù)此計算出隕石的居地年齡。作為同一次隕落事件的產(chǎn)物，成對隕石應(yīng)該具有一致的宇宙射線暴露年齡和居地年齡。
如果下次你也有機會去撿隕石，留意看看有沒有成對隕石哦，或許你也可以發(fā)現(xiàn)“天生一對”。
參考文獻：
[1] Badyukov D. D., and Dudorov A. E. 2013. Fragments of the Chelyabinsk meteorite shower: Distribution of masses and sizes and constraints on the mass of the largest fragment. Geochemistry International 51: 583–586.
[2] Zeng X., Li S., Leya I., Wang S., Smith T., Li Y. and Wang P. 2018. The Kumtag 016 L5 strewn field, Xinjiang Province. China. Meteorit. Planet. Sci. 53: 1113–1130.
[3] 繆秉魁.格羅夫山隕石考察現(xiàn)狀及其發(fā)展設(shè)想.礦物巖石地球化學通報，2015，34（6）：1081—1089.
[4] 王科超，徐偉彪.新疆發(fā)現(xiàn)世界最長隕石雨——阿勒泰隕石雨.科學通報，2016，61（1）：1—9.
來源：中國科學院紫金山天文臺
