考古探索

地球的訪客：隕石

在今年初新聞媒體的國際版出現下列一則報導：

據俄羅斯媒體報導：『2013年2月15日上午9時15分（世界標準時間3時15分）左右發生在俄羅斯烏拉爾聯邦管區車里雅賓斯克市的一次隕石雨事件。隕石進入大氣層時直徑約15公尺，質量約7千公噸，在天空中留下大約10公里長的軌跡。主要的碎片似乎擊中了切巴爾庫爾湖。該次事件中有1500人受傷。大多數受傷的原因是碎玻璃和建築震動。俄羅斯內務部發言人表示，沒有人受重傷……』。

這個新聞事件，除了俄羅斯烏拉爾聯邦居民以及行星科學相關學者之外，一般社會大眾應該已將之拋諸腦後，可能大部份群眾根本沒有注意到這則訊息。由於這是一則發生在距離臺灣數萬公里遠一座小城的天文事件，本國民眾可能無感，但如果這是一顆類似六千五百萬年前墜落在墨西哥灣的隕石撞擊事件，該事件導致統治地球將近兩億年時間的恐龍王國因此滅亡，那麼結果鐵定震撼。不過如此一來，當然我們現在也不會安然在此討論「地球的訪客」。

其實地球雖然是一個相對封閉的系統，地球上的物質雖然隨著時間產生出現與滅絕的生死變化，但這也只是元素與元素之間的結合與分解的變動。以現在討論最廣泛的溫室氣體二氧化碳（CO2）為例，CO2是1個碳元素與2個氧元素的結合，一般情況下，在未被植物吸收行光合作用時，與其他氫、氧、碳元素再共同組合成碳水化合物之前，是不會無故從地球表面消失，這也是政府為何極力呼籲國人必須力行「節能減碳」的重要原因。

即便如此，地球與太空之間仍然有一些物質的交換行為。失去的部分，在大氣層最上層，一些質量比較小的元素（尤其是氫元素）會因為獲取太陽光能量從地球引力牽絆中逃逸，讓地球的氫元素逐漸減少，連帶地球上的水也逐漸減少消失。獲得之處，則是藉由一些流星雨事件不時補充外星物質到地表。當然大部分來自外太空的物質，在進入地球大氣圈之後都已燃燒殆盡，只有少部份具有相當質量的星體，才可能有燃燒殘餘物質降落地面，形成隕石。

這些隕石降落地表時，速度大致可以達到每秒17公里，大概是臺灣高鐵行車速度的200倍，甚至比太空梭在太空的飛行速度還快。因此當隕石撞擊地表時，撞擊點除了承受隕石穿越大氣層時摩擦生熱而產生可能達2000oC以上的高溫，高速撞擊的動能也非常可觀。地球表面的沉積物與岩石因此被熔融，往四方濺射到高空，接觸到周圍的空氣急速冷卻而形成玻璃隕石（tektite）。然而在已熔融的玻璃質中，仍可找到石英砂及碳質的衝擊變質產物柯石英（coesite）和微鑽石（microdiamond），也時常可以看到熔融的玻璃質流動的現象（圖1）。

玻璃隕石大小尺寸一般介於數公分之間，少部分可以達到20-30cm，顏色一般呈現綠色、棕色與黑色。中國古代對於黑色的玻璃隕石稱為雷公墨或雷公彈 （圖2），認為這是雷公槌敲擊地面的產物。

大部分玻璃隕石會因為隕石撞擊的衝力而波濺到四周，分布在一個很大的範圍（strewn field），比如距今約79萬年前，中南半島南部曾發生隕石撞擊事件，在南中國海的海底平原可以找到大量的玻璃隕石。但距離撞擊點將近千餘公里遠的中國廣東省與廣西省，還有琉球群島、澳洲，也可以找到所謂的雷公墨。曾經有考古學者將雷公墨的出現與舊石器時代工藝技術突破連結，推論隕星撞擊導致森林大火，舊石器時代的人類在取得玻璃隕石石材原料之後，以其玻璃有異於一般石材的物理特性，因而在石器製作工法能有所突破。

然而在撒哈拉沙漠發現了所謂「利比亞沙漠玻璃」（Libyan dessert glass），從相關的地質資料了解：撞擊事件發生在二千八百萬年前，呈透明黃色的利比亞沙漠玻璃（圖3）散布在沙漠中約6000平方公里範圍內。長久以來利比亞沙漠玻璃被當成寶石使用，我們在圖坦卡門法老王出土的墓葬品中，也發現他的胸飾上也有利比亞沙漠玻璃雕刻而成的聖甲蟲（圖4），但是對於利比亞沙漠玻璃為何顏色如此特殊，這一直是地質學家心裡的謎。最近這個謎題終於在一顆與利比亞沙漠玻璃共同突兀地出現在撒哈拉沙漠黃沙中的黑色礫石得到解答：利比亞沙漠玻璃是彗星撞地球的產物，不是一般的隕石撞擊事件。

圖3.利比亞沙漠玻璃。

圖4.圖坦卡門法老王胸飾，黃色的聖甲蟲由利比亞沙漠玻璃雕飾而成。（圖片來源:Sci-News ）

地球上發現的隕石超過四萬顆，依成分可以分成石質隕石（stony meteorite），與鐵質隕石（iron meteorites）兩大類。石質隕石（圖5）約占發現隕石總量的92%，至於鐵質隕石（圖6）則約占8%。其中七成在南極洲發現，超過兩成在火熱缺乏植被的沙漠地區，一般陸地上的發現僅占7%左右。這些隕石主要來自火星與木星軌道的小行星群（圖7），少部分則來自火星或月球。

圖5.石質隕石。

圖6.鐵質隕石。

圖7.小行星帶軌道位於火星與木星之間，依照繞行軌道可再細分成主小型帶（稠密的白色點狀部分）、希爾達群（黃色點）及特洛依群（綠色點）三群。部分小行星的繞日軌道與地球繞日軌道交疊，撞擊事件可能造成地球生物的大滅絕。（圖片來源: wikipedia）

相對於鐵質或石質的固態小行星，以冰雪混和星塵的彗星，雖然每年至少可以目視觀察到一顆彗星掃過天際，但地表卻從未發現蹤跡。因為彗星的主體含有大量的水氣與碳質，行星科學家很早便推論，地表大量的水甚至地球的生命，都是地球形成之初由許多彗星撞擊地球後留下的遺物。

歐洲太空總署（ESA）發展羅賽塔太空探索任務（Rosetta space probe mission），在2004年三月送太空船飛離地球，預計在2014年降落在67P彗星表面進行科學研究，意圖解開彗星的組成與地球生命的起源之謎。不過《地球與行星科學通訊》（Earth and Planetary Science Letters）2013年一篇文章已經告訴我們，想要了解彗星，可以不必捨近求遠，利比亞沙漠玻璃與相伴的黑色礫石可以幫我們解開彗星之謎，這些研究成果不僅可以進一步了解太陽系的生成，對於地球生命的起源想必也可以有更多認識。

（本文作者為史前館研究典藏組助理研究員）

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