近年來，隕石越來越火，很多人摩拳擦掌甚至自己探沙漠，闖戈壁去獵隕。不過獵隕者最鬱悶的事情就是，從概率上講，他們找到的隕石中，三成以上都是L羣普通球粒隕石。因為太多，所以平凡，也不值錢。欲哭無淚的他們如果要怪罪誰，那就請責備4.6億年前發生在一顆直徑達150公里的小行星身上的“交通事故”吧。想要發點小財的他們如果想要點建議，我會告訴他們，要不試着找找“化石隕石”？
發現第一枚化石隕石
1952年的一天，瑞典烏普薩拉大學的地質和古生物學教授Thorslund收到了一塊來自瑞典中部Brunflo採石場的奇怪石板。此時並沒有人知道它有何獨特之處，又如何能與發生在遙遠小行星帶中，30億年以來有記錄的太陽系最大規模小行星裂解事件聯繫起來。
Thorslund教授面前，斯堪的納維亞半島常見的奧陶紀（4.4-4.8億年前）石灰岩中，嵌着一塊不到10釐米的深色岩石碎塊，周圍環繞着渾圓的淺色蝕變暈。經歷了4億多年的埋藏後，石塊除了外部輪廓猶在，內部礦物和結構已面目全非。灰綠的顏色顯示它被鎂鐵質次生礦物交代改造，原巖可能是一塊鎂鐵元素含量很高的岩石。除此之外，並沒有更多線索。
4億多年前，位於波羅地大陸南邊瑞典的緯度跟現在的北京差不多，因此教授明白，它並非冰海沉積中常見的冰川消融墜石。不過他還是決定給出一個解釋，即使略顯尷尬：這塊石頭在岸邊偶然被海藻裹挾，然後一路到了水深超過100米的碳酸鹽沉積中安家。在地質歷史中，波羅地大陸南側陸緣海在奧陶紀以大陸架平緩，陸地來源物質輸入極少而著稱，並無重力流沉積。在此種情況下，要讓這塊10釐米大小的石塊在海藻的協助下在海水中長途跋涉，的確有點為難，但似乎別無他途。
此後，這個嵌着奇特石塊的灰巖在Thorslund教授的辦公室一躺就是27年，直到他去世前的第二年，才被擺在了斯德哥爾摩大學的Wickman教授面前。此時他正致力於隕擊坑研究，敏感的職業嗅覺讓他意識到這個石塊的非同凡響。他發現，儘管大部分原始結構已然消失，局部卻仍可依稀觀察到球粒隕石所特有的球粒結構。同時原始礦物雖已難尋，但鉻鐵礦因為超強的抗風化能力，基本完好無損，可能還記錄着這塊石頭的身世。
經過詳細研究，Wickman教授和合作者發現，原來它是一塊 化石隕石。中奧陶世（4.6-4.7億年前）時它隕落在波羅地大陸邊緣的海牀上，碳酸鹽軟泥的覆蓋和弱的水動力環境讓其免遭風化解體。不過，隕石中原有的橄欖石、輝石和金屬等礦物被碳酸鹽、重晶石和伊利石等次生礦物交代。只有部分球粒結構得以保存，就像我們在硅化木中還能看到樹木的木質結構和紋理一樣。它的鉻鐵礦成分和現代H型球粒隕石中典型的鉻鐵礦類似，因此可能是一塊H型球粒隕石。於是他們根據發現地將它命名為Brunflo隕石。
值得一提的是，真正意義上的化石隕石是指經歷了風化埋藏和成巖改造的隕石，並不會含有任何生物化石。它在成分和來源上和現代普通球粒隕石沒有本質區別，只是身世稍顯複雜。
就這樣，第一塊化石隕石被人們載入史冊。不過故事只是剛剛開了個頭。
論業餘愛好者的重要性
幾年後的1988年，又有一塊奧陶紀灰巖中的化石隕石在Brunflo隕石發現地600公里外的Thorsberg採石場被找到。這塊5釐米見方的化石隕石顯得很不起眼，似乎也很難與之前的化石隕石相聯繫。因為它在層位上比第一塊要早幾個百萬年，而且碩果僅存的鉻鐵礦成分騎牆，難以提取有效信息。
不過幸運的是它還是被著名的科學雜誌“Nature”報道，並且登上了當地新聞。同樣幸運的是，它吸引了一位當地化石愛好者，同時也是業餘地質學家的Tassinari。這位娶了瑞典太太的意大利男人並未接受過高等教育，飽受閲讀障礙症折磨的他一生中從事過很多職業，唯一不變的是對自然的熱愛。家中堆滿了蒐集的古生物化石，礦物晶體和花草標本，他從中尋找到了生命的樂趣。見到這個報道後，Tassinari很快跟採石場的工人打了招呼，讓他們把含外來石塊的石材留下來，而不是像之前那樣丟棄。而他自己也開始熱衷於沒事就在廢石堆裏搜尋，並很快有了收穫。他甚至在35公里外的一個碎石採場也有了發現，在一塊從卡車上偶然掉落的灰巖塊中，Tassinari發現了指甲蓋大小的一枚隕石。
功夫不負有心人，在最初的四年裏，他們總共蒐集到13塊化石隕石。它們分散在厚度不到4米的灰巖地層中，數量看似有限，但是從另一種角度來看卻是異乎尋常的密集。要知道，在此之前其他各個地質歷史時期的灰巖中，甚至都從未發現過化石隕石。
腳下的石頭裏竟也藏着星空的秘密
如此數量的化石隕石很快引起了另一位科學家Schmitz Birger的注意。此時他正任職於哥德堡大學，長期關注地外來源物質對地球生命環境的影響，特別是關鍵地層界面中的地球化學異常。
他通過研究有了重要發現：
這些隕石扎堆於此並非由某種特殊富集機制，比如冰蓋流動導致，也不是某一次或幾次大的隕石墜落事件造成，而是形成於一個隕石通量非常高的異常時期，其 隕石降落頻率比現代要高上一到兩個數量級；
該層位中即便遠離化石隕石的灰巖中也具有異常低的187Os/188Os比值和高的銥（Ir）元素丰度，顯示存在大量微小地外塵埃；
它們與大量化石隕石一起，表明中奧陶世存在一個持續至少數百萬年的大量地外物質降落地球的奇特時間窗口；
在已有的隕石衝擊事件年齡中，L羣隕石族中存在4.5-4.8億年的明顯峯值，與富集化石隕石灰岩處於同一時段；對地球衝擊坑年齡的統計結果也顯示4.5-4.8億年同樣存在一個明顯的峯值。
這些發現給了他充足的信心，於是提出了一個假設：這些地層中異常富集的化石隕石和塵埃，來自L羣隕石母體的破碎事件。這個假設是大膽的，要知道，此時人們已對L羣隕石母體破碎事件有了大量研究，提出了各種猜測，但誰也沒曾想到在探尋這些星空中的秘密時，去叩問一下腳下的石頭。
逐漸接近真相
當然，僅僅提出工作模型還遠遠不夠。接下來Schmitz Birger教授和諸多合作者開展了一系列深入工作。比如：
通過球粒結構統計，鉻鐵礦粒度、成分和O, Cr同位素分析等，證實這些化石隕石絕大多數都是L羣隕石；
發現這些化石隕石層位越高，也就是降落越晚，其宇宙射線暴露年齡越老；化石隕石層位和宇宙射線暴露年齡的相關性也意味着，它們應來自同一次裂解事件；
通過微隕石研究，證實富集化石隕石地層中的微隕石通量比背景值突增2-3個數量級，同時在平衡型普通球粒微隕石中，L羣佔比超過99%；
此外，還通過包括瑞典、俄羅斯和中國等在內的全球性採樣，發現同一時期地層中都存在L羣微隕石突增，不一而足。
十餘年鍥而不捨的工作後，越來越多證據驗證了他的大膽猜想，並勾畫出了遠古發生於太空深處的壯麗場景：距今約4.6億年前，在一次發生於小行星帶的巨大撞擊事件中，L羣隕石母體分崩離析。在雅科夫斯基效應（Yarkovsky effect）、坡印亭-羅伯遜效應（Poynting–Robertson effect）的作用下，同時由於土星和木星軌道共振，大量破碎物質在短時間內（數十萬年到幾個百萬年）到達地球，地表隕石撞擊迅速增加，塵埃瀰漫，在全球古氣候和古環境中打下深刻烙印，其後續影響甚至持續至今。
Schmitz Birger教授並未止步於此。他和合作者還對撞擊事件的發生精確時間，物質從小行星帶到地球的遷移機制，小行星帶碰撞事件與地球地外物質通量響應，對地球的氣候、環境和生命演化的影響等方面，開展了非常深入的工作。
當然，這些故事已經不再是僅僅依靠化石隕石能夠講述的了。這裏有必要提及，基於化石隕石的研究，他還發展出了一套從碳酸鹽地層中提取地外來源微小尖晶石族礦物的實驗流程和研究方法，為我們研究遠古地球的地外物質通量和小行星帶動力學演化提供了全新的手段。
待解之謎
關於L羣球粒隕石母體破碎事件的故事，還有諸多問題需要我們回答。比如撞擊體到底是什麼性質，是發生於雙星之間還是別有它物？撞擊導致的地外物質通量突增到底持續了多長時間，具有怎樣的衰減規律？化石隕石到底是僅存在於瑞典中南部的中奧陶統地層，還是全球廣佈？等等。
道阻且長，但小小的化石隕石，已在層層疊疊的古老岩石中，為我們見證那些發生在太空深處的遠古故事打開了一扇別樣的窗口。而跋涉於鳥跡罕至的戈壁和沙漠中的獵隕者們，有沒有興趣到廣佈於我國的奧陶紀灰巖中試一試？
作者簡介
廖世勇，中國科學院紫金山天文台天體化學和行星科學實驗室副研究員，研究領域：隕石學和天體化學。
（內容來源/中國科學院紫金山天文台 編輯/張豔娟 江北新區融媒體中心）
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