两颗陨石之谜正在帮助天文学家探究生命起源

2021 年 2 月一个寒冷的夜晚，一颗陨石划过天空，温奇科姆，一座坐落在英格兰西南部平缓山丘中的花园环绕的集镇，被火球和音爆点亮。

天文学家们立刻知道了他们刚刚获得的岩石的价值。他们迅速传开了消息。在接下来的几天里，当地人和科学家都在树篱、田野和车道里搜寻，总共收集了超过一磅的外星碎片。

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专家们有充分的理由对这颗特殊的火球感到兴奋，事实证明，它比温奇科姆 15 世纪的城堡还要古老得多。这颗陨石是太阳系最初时期的遗迹，已有 45 亿年历史。研究这些碎片可以帮助研究人员了解行星形成时发生的事情，包括火星这样的星球上曾经覆盖着多少水。

伦敦自然历史博物馆的地球科学家阿什利·金说：“温奇科姆陨石含有启动地球上的海洋和生命所需的所有成分——水和有机分子。”他是数十位在《科学进展》杂志上发表有关温奇科姆陨石研究成果的科学家之一 今天。

这块英国碎石是天文学家所称的碳质球粒陨石的典型代表。这些岩石确实和时间一样古老：它们很可能是在太阳系的早期形成的，位于太阳系的外围，最终落到靠近内行星的地方。

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：甲烷、氮、二氧化碳，当然还有水，这些物质在太空中都是冰冻的，但在太阳系内部的高温下很容易变成气体。

碳质球粒陨石并不常见于地球；它们只占地球上收集的数千颗陨石的一小部分。2009 年，其中一颗坠落在丹麦地面；2012 年，另一颗坠落在加利福尼亚。这两个例子似乎与温奇科姆陨石有着相似的轨迹，这可能暗示它们可能都有着相同的起源故事。

为了找到来自如此古老岩石的物质，天文学家经常不得不将信使送往外星。隼鸟 2 号是 2014 年从日本发射的一艘航天器，六年后带回了来自近地小行星 162173 Ryugu 的样本。美国宇航局的 OSIRIS-REx 于 2016 年发射，预计将于 2023 年返回地球，带回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。

温奇科姆陨石落入地球，为航天机构省去了麻烦。更重要的是，由于当地人用门铃摄像头和行车记录仪记录了陨石的轨迹，天文学家毫不费力地重建了陨石穿过大气层的弧线。

金说：“由于我们知道原始岩石的大气前轨道，并且陨石在着陆后仅数小时就被回收，所以这有点像我们从小行星进行的‘天然’样本返回任务。”

由于碎片来自已知环境，天文学家还可以自信地确定哪些碎片来自陨石，哪些碎片来自车道等。碎片也在几天内被取回，这意味着任何污染都被控制在最低限度。“温奇科姆 [岩石] 是原始的，没有受到陆地环境的改变，让我们有机会回顾过去，”金说。

“我们对温奇科姆的水成分进行了激动人心的测量，并知道它 100% 来自外星，”苏格兰格拉斯哥大学地球科学家、金的合著者之一卢克戴利 (Luke Daly) 说。

科学家确实在时间胶囊中发现了水，他们还检测到了含碳和氧的化合物，包括氨基酸——地球生命的组成部分。

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尽管温奇科姆的岩石在地球上非常罕见，但早期的太阳系中应该充满了这样的碎屑。从很多方面来说，它们都是残余物：未被正在生长的小行星吞噬的物质。当时，碳质球粒陨石接二连三地侵蚀着内行星，并冲击着它们的表面。因此，温奇科姆这样的岩石可能与水星、金星和火星一起，帮助将水和氨基酸直接运送到地球。这又引出了另一个问题：它们携带了多少生命物质？

为了回答这个问题，一组来自法国和丹麦的研究人员研究了一种非常不同的陨石：火星的碎片，它们被打碎并被抛到地球上。目前已知的此类陨石约有 200 块，科学家可以在舒适的家乡一窥火星的历史。这项研究结果也发表在《科学进展》上 今天。

这些火星岩石中有一个特别的危险信号：铬。这并不是说这颗红色星球不知道这种重金属，而是一种特定的同位素铬-54，在地壳中并不自然存在。事实上，铬-54 最有可能的来源确实是球粒陨石。根据这组陨石样本中的铬含量，专家可以估算出撞击火星的球粒陨石的数量。

丹麦哥本哈根大学天文学家马丁·比扎罗表示：“这让我们能够准确估计火星上存在的最低水量。”他和同事得出的结论是，撞击火星的球粒陨石与从火星内部翻腾而升起的水蒸气相结合，可能使火星变成深达近一千英尺的海洋。

金并不是火星岩石研究的作者，他说：“这项研究看起来非常令人兴奋，进一步支持了富含水的小行星是类地行星挥发物的主要来源的假设。”

至于温奇科姆陨石，撰写该论文的科学家们甚至没有触及从天而降、几乎直接落入他们手中的岩石的表面。这是一扇了解宇宙时期的窗口，但确凿的线索有限——例如​​，已知最古老的地球岩石只有大约 40 亿年的历史。

“这块石头中蕴含着太多令人兴奋的科学知识，”戴利说。“不可能面面俱到。”