科學人 發行日期:2013/03 刊號:133
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隕石裡的秘密

撰文╱魯賓(Alan E. Rubin) 翻譯╱邱淑慧


雖然只是粗略的圖像,但值得注意的是,圖像中的塵埃分佈情形,與某些金牛座T型星(T Tauri)的恆星系統相似。金牛座T型星有不尋常的亮度變化,而且有厚重的大氣籠罩,因此被認為是年輕的恆星(或主序前星),多數有塵埃盤環繞。太陽星雲的塵埃圖像與許多金牛座T型星系統的構造吻合,這項結果支持一個說法,那就是太陽系這類行星系統的前身就是金牛座T型星系統。因此球粒隕石不但讓我們可以深入推測太陽系的過去,也提供了對銀河系其他年輕恆星系統的深入了解。同樣地,當科學家探究這些系統的物理性質時,也會對太陽系的小行星和行星的形成過程有更多了解。

球粒隕石的特性

想要分析球粒隕石來探索太陽系的原始樣貌,行星科學家首先得準確地衡量岩石的屬性。研究人員把球粒隕石分成12個基本類型,根據的特性有:整體的化學組成、混合的同位素(質子數相同但中子數不同的元素)、球粒的大小、數量及類型,以及緊密包覆著球粒與其他物質的塵埃基質多寡。因為每個類型的球粒隕石都有不同的物理、化學與同位素特性,因此一定是來自不同的小行星。為了解釋不同類型的球粒隕石最初是如何形成,研究人員發展出許多富有想像力的模型,其中牽涉到氣體擾動、磁場以及落入星雲中央盤面上的粒子速度等。然而,最後往往得到一個模糊的結論,就是各種球粒隕石是在「不同的情況」下形成的。

因為希望可以更確切掌握到底是什麼樣的不同情況,我從2009年開始埋首大量文獻資料,想要建立一個表格,列出球粒隕石主要類型的必要特性。一旦我手上有這樣的表格,就能找出每種特性之間的相關性,或許能揭示每個類型的歷史。但結果我所建立的表格中有超過一半是空格,看來有興趣蒐集這類資料的研究人員並不多。

於是唯一的選擇就是,我自己來。為了完成這個目標,我把自己定在顯微鏡前,檢視了分屬不同類型的53個球粒隕石、共91片的岩石薄片。厚度僅30微米的薄片中,許多礦物變得能夠透光,於是我們得以研究它們的光學性質。從這些樣本我們看到,球粒有各式各樣的大小、形狀、質地和顏色。分析數千個球粒肯定是很繁瑣的工作,但是這個在「顯微天文學」上的堅持,讓我在短短幾個月內把表格填滿了。我的發現並不能完全解決「不同情況」的難題,但是這個結果確實能夠更廣泛、更完善地解釋,不同類型的球粒隕石是來自太陽星雲的何處,以及它們的局部環境如何。

首先來看看一種較少見的種類——頑火輝石球粒隕石,僅佔地球上發現的球粒隕石的2%。這些岩石通常是根據含量最多的礦物:頑火輝石(MgSiO3)來命名的,而且該礦物有兩種型式,依據含鐵量的高低分別標示為EH和EL。科學家發現,這些球粒隕石中含有豐富的氮、氧、鈦、鉻、鎳的特定同位素,和地球及火星相似,因此他們推論頑火輝石球粒隕石可能形成於火星軌道以內,與其他球粒隕石類型被推論出的生成地點比較起來,顯然比較靠近太陽。

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