第一节宇宙中的流浪者——陨石
1.“天外来客”陨石概述和定义
陨石概述
陨石陨落是一种美丽壮观的自然现象，从远古时候起就引起了人们的注意。
根据古籍的记载，中国在距今约4000年前的夏代，就已经有关于陨石雨的传说。春秋战国时期，就有了关于陨石陨落的文字记录。
《春秋》曾记载：鲁僖公“十有六年，春，王正月戊申朔，陨石于宋五”。即公元前645年12月24日，有5块陨石落在了宋（今河南省商丘县城北）这一地方。
这是世界上第一次有关陨石雨的详细记载。对于这次陨石的陨落《左传》解释说，“十六年春，陨石于宋五，陨星也”。这说明了早在2000多年前我国人民就提出了星陨为石的科学见解。
但由于当时的科学和天文知识较为落后，人们认为陨石的陨落是对帝王的一种“凶”的预兆，它预示着天灾人祸、国破家亡。也有的神术人士认为这是一代伟人降生或逝世时的预兆。
总之，人类对陨石总是有着众多的遐想和猜疑。
根据《中国古代天象记录总表陨石分册》所列举的陨石线索，从公元前22世纪到公元20世纪40年代，中国史籍所载的陨石陨落共有581次。很明显，这些只是从史籍中找到的部分记载，而并非全部记载。
可惜的是，到20世纪初为止，历史上陨落下来的石陨石几乎荡然无存，而遗留下来的铁陨石也是寥寥无几。原因就在于在宇宙还没有形成稳定格局的时候，星球之间常因相撞或摩擦而产生陨石。
在经历了亿万年的演变之后，各个星球都大多已经形成了稳定的轨道，各自按着一定的规律运行，其间相撞或摩擦的概率少了很多。
因此，能够突破地球大气层的陨石也就相应地减少了，人们能够直接目击的也就不多了。
在中国收集的74次陨落的陨石中，石陨石有45次（约占61％），铁陨石有28次（约占38％），石铁陨石有1次（约占1％）。
其中，属于陨石雨性质的有7次。
1794年，德国的克拉尼在一本书中指出某些天然铁块不是地球产物而是宇宙物质。克拉尼虽然指出了陨石的存在，但没有引起人们真正的重视。直到1860年左右偏光显微镜等新测试技术应用在陨石研究之后，真正的陨石科学研究工作才开展起来。1863年，罗泽提出了陨石的系统分类方案。此后，陨石越来越为人类所重视，人类对陨石的研究和分析也愈加深刻。各国的地质学家、化学家、物理学家、地球化学家和天文学家等对陨石做了许多研究工作，积累了丰富的资料。同时，陨石对人类认识、了解宇宙也起到了很大的帮助。
20世纪60年代以来，由于空间探测技术的进步，新的测试分析技术（如电子探针、质谱和中子活化技术等）的普遍应用，陨石研究工作取得了丰硕的成果。近年来，相继降落的墨西哥的阿连德碳质球粒陨石雨、中国的吉林陨石雨和人们在南极洲发现的5000多块陨石标本，对陨石研究起了很大的完善和促进作用。
中国的陨石研究工作是在1961年以后逐步开展起来的远远落后于发达国家。但我国的研究进展速度很快，成果也是巨大的。1976年以来，经过对吉林陨石雨进行多学科的综合研究，我国的陨石研究工作者在1977年8月召开了吉林陨石雨专题学术讨论会，接着出版了《吉林陨石雨论文集》。在此基础上，我国又开展了其他陨石的矿物学、岩石学、化学成分、同位素年代学、宇宙成因核素、热历史等内容的综合研究。1980年10月，我国成立了学术团体──陨石学及天体化学专业委员会，并制定了《中国陨石收集与保护条例》。
陨石的定义
陨石是来自地球之外的“客人”，它包含着大量丰富的太阳系天体形成演化的信息。
陨石是由地球上已知的化学元素组成的。人们在一些陨石中找到了水和多种有机物，对它们的实验分析将有助于人们探求太阳系演化历程的奥秘。这也成为了“地球上的生命是陨石将生命的种子传播到地球的”这一生命起源假说的一个依据。通过对陨石中各种元素的同位素含量的测定，科学家可以推算出陨石的年龄，进而推算出太阳系开始形成的时期。
陨石可能是小行星、行星、大的卫星或彗星分裂后产生的碎块，它能携带来这些天体的原始信息。着名的陨石有中国的吉林陨石、中国的新疆大陨铁、美国的巴林杰陨石、澳大利亚的默其逊碳质陨石等，这些都是天文库里珍贵的材料。
陨石是宇宙空间里客观存在的一种天体。中国是世界上最早记载陨石的国家。早在二千多年前，我国就有关于流星和陨石的记载，而且很早就对陨石有着正确的科学见解。如《史记·天官书》中说：“星坠至地，则石也。”
那么陨石到底是一种什么物质呢？
陨石是指宇宙中（太阳系内）的固体物质，经碰撞或摩擦坠落到地球上的天然固体，人类称之为陨石。陨石与小行星或流星体有着密切的关系。
由于宇宙中的星体在刚形成时不够稳定，时而发生爆炸或碰撞，其碎块浮漂在宇宙空间内，因此星际空间内游荡着一些碎小的固体物质，叫流星体。在地球绕太阳运动的过程中，这些流星体有时以每秒十几千米到几十千米的速度撞入地球大气层，与大气发生剧烈的摩擦，形成放热发光的现象，这就形成了拖着长尾的流星。
绝大多数的流星体质量都很小，固体碎块很快就会摩擦完，化为气体和灰尘，然后飘浮在离地面80千米～120千米的大气高层。就同一个地点来说，其实人们每夜都能看到一些单个的流星。当许多流星体穿过地球时，这时夜空中就会出现较多的流星，看上去似乎都是从天空同一点射出的。这种现象叫流星雨。
如果流星体没有在大气中全部燃烧气化掉，剩下的就可以陨落或飘落到地球上来。这些来自行星际空间的“贵客”就叫陨石，也叫陨星。在民间，人们称陨石为“天落石”。关于陨石，有着无尽的神奇传说。
2.陨石究竟来自何处
关于陨石起源的学说，主要有大行星破裂说、彗星来源说和小行星来源说等几类说法。
大行星破裂说认为：小行星带内曾有一颗具有铁镍核、硅酸盐幔与壳的大行星，该行星被碰撞破碎后形成了各种类型的小行星与陨石体。
小行星来源说是当前最为流行的一种说法。其主要根据是：小行星的光谱特征和反照率与已知各类陨石相似；小行星的矿物组成、结构、密度与各类陨石相对应；对各类陨石的热离子和冷却速率研究表明，各类陨石母体的半径远小于350千米，小行星作为陨石的母体较为合适；部分陨石的轨道计算证明，它们的来源区属于小行星带；众多的小行星由于邻近火星或木星的摄动，或者由于陨石母体之间的碰撞，使部分碎块进入了与地球相交的轨道，陨落在地球表面而形成了陨石。
关于陨石的来源，科学界还有多种猜想和方案，以上是最具有客观真实性的。不过，人们能够肯定的是：陨石是来源于宇宙中其他大星球即母体的破裂残骸，后来因为某些客观因素坠落到了地球上。
据估计，每年降落到地球上来的陨石大约有几千颗，其中只有很少一部分被人们找到或发现，绝大部分陨石都落到了荒无人烟的地方或江河湖海中。人们在发现和探索这些“宇宙来客”之时，常常想弄清楚：这些神秘的“客人”究竟来自何处？为什么会坠落到地球？因此，人们对陨石有了众多的猜测或遐想。
有人认为，陨石来自彗星。因为有些彗星没有彗发和彗尾，只有彗核，这就与小行星难以分别了。日本东京大学的古在由秀博士就认为，最早发现的小行星伊卡鲁斯很可能就是由彗星转变而来的。有人还分析了小行星和陨石的结构，发现它们具有相同的物质构成。
但更多的人则认为，太阳系中的小行星带是陨石的故乡。小行星沿着椭圆形的轨道围绕太阳运行，当接近地球时，地球的引力大于宇宙中其他物体对它的作用力时，有些小行星便离开了家乡，到地球上安家落户。实际上，小行星形成的陨星这一说法有着众多的事实依据。
1947年2月12日上午10点左右，在前苏联符拉迪沃斯托克北面的锡霍特·阿林山脉，一块巨大的陨石坠落了。根据陨石坠落的方向和角度，考察队员推测出了这颗陨石进入地球大气层时的轨道是细长的椭圆形，远日点在地球内侧，近日点在火星和木星的轨道之间。所有这一切都说明这颗陨石与小行星具有一致的轨道。由此可知，这颗陨石的前身是小行星。
1959年4月7日晚，科学家根据落在捷克斯洛伐克的布拉格市附近菲拉布拉姆镇的那颗陨石的方向和速度，也推测出它的前身是个小行星。
1970年，科学家根据降落在美国俄克拉荷马州北部的罗斯特西底的一颗陨石的运行轨道，也证明它曾是一颗小行星。
就在人们苦苦寻找陨石故乡的同时，科学家在陨石当中又发现了金刚石。金钢石是原子晶体，具有较高的熔沸点，而且它是自然界中最硬的物质，是由碳在高温高压下改变原子结构而形成的。金刚石若没有高气压是难以形成的。那么，为什么金刚石会出现在陨石里呢？
前苏联地质学家尤里·波尔卡诺夫认为，陨石的母体要达到月亮那么大才可能形成金刚石。因为碳元素是构成金刚石的重要物质，至少需要2×106～3×106千帕，才能使碳元素变成金刚石。月亮的半径大约是l700千米，它的中心部位的压力可达4×106～5×106千帕。所以，陨石母体如果比月亮的一半还小，金刚石是难以形成的。
另一种说法谈到陨石中金刚石的成因时，认为金刚石是在陨石与地球相撞时形成的。在美国西部亚利桑那州科科尼诺县，有个世界闻名的巴林杰陨石坑。在这个陨石坑的边缘人们找到了含金刚石的陨石。有人认为，可能是在陨石与地球相撞时所产生的冲击力的压力下形成了这种含金刚石的陨石。只要有足够大的冲击力，就可能形成金刚石。在这种情况下，陨石母体可以不必像月亮那么大。
此外，还有一种观点认为，陨石在空间飘荡的时候，撞到了其他陨石。在足够的冲击力下，金刚石才得以产生。尽管观点不一，但科学家们仍在寻找着新的证据。相信人类终有一天会寻找到陨石的真正的家园。
3.陨石是怎么形成的
人们通过观察研究发现，在太阳系的火星和木星的轨道之间有一条小行星带，它就是陨石的故乡。
在吉林桦甸方圆250千米的土地上的陨石雨就是这样形成的。其中“1号陨石”落到了永吉县桦皮厂附近，深入地下有6米多，升起一片蘑菇云。
它产生的震动相当于6.7级地震。震动使附近房中的家具都倾倒了，杯碗都摔碎了。这便是陨石坠落的巨大能量和强大震撼度。
科学家们说，我们地球每天都要接受5万吨这样的“礼物”。
它们大多数在距地面5千米～20千米的高空就已燃尽，即便落在地上也很难找到。
陨石在宇宙中运行，由于没有其他能量的保护，所以直接受到各种宇宙线的辐射和灾变，而其本身的放射性加热不能使它有较大的变化。所以，陨石本身的记录是可靠的。对于陨石的研究范围有着相当广阔的领域，比如高能物理、天体演变、地球化学、生命的起源等。
4.陨石的大小、形态和特征
前面所讲陨石提到了它的形态特征，但由于陨石形态万千、五花八门，所以人们对其还需进一步研究了解。
那么，现存的陨石到底有多大呢？
事实上，陨石大小不等。如在一些大陨石雨中，人们常发现一些比豌豆还小的陨石，也同样有黑色的熔壳包着整个小陨石的表面。
它们虽小，但仍是完整的陨石。世界上最大的陨石是中国的吉林1号陨石，重达1770千克。
其次是美国的诺顿-富尔内斯陨石，重达1079千克。占第三位的是美国的长岛陨石，重达564千克。
陨石没有固定的形态。由于陨石来源的天体不同，陨落位置和环境不同，且在从宇宙中坠落时要经过剧烈的摩擦，因此陨石的形态千奇百怪。通常情况下，陨石呈现出多变的形态，有钝圆锥状、多面体状、椭球体状、扁球形，还有各种不规则的形状等等。
目前从陨石的表面形态特征来说，大致归纳如下几点：
其一，陨石的形态。
陨石大多具有不规则形态，几乎任何形态的陨石都是可能的。
通常陨石在陨落过程中与气流发生剧烈摩擦，产生的高温、高热最终导致陨石外部元素熔融。所以，高空爆炸陨石的边缘多是圆滑的。
而低空爆炸或陨石在陨落过程中发生碰撞导致的次爆炸，使这类陨石的边缘较高空爆炸陨石边缘要锐利许多。其所受的摩擦力较小，不足以使其边缘圆滑，甚至形成边角齐整、刃面锋利的状态也会出现。
应该说，陨石的形态是多变的，不同国度、不同地区的陨石有各自的表现形态和特征，不能一概而论。陨石是由自然形成的，其形态特征是不能定义或概述的。
其二，陨石的熔壳。
熔壳的有无、熔壳的厚度、熔流的方向、熔流线的有无，在陨石鉴定过程中是专业人士所看重的。高空爆炸陨石的熔壳厚度多在1毫米左右，局部甚至超过2毫米～3毫米。有足够的距离让陨石在陨落过程中燃烧，产物固定在陨石外部，陨石的熔壳就鲜明典型；次爆炸发生的高度同样也决定新鲜断面熔壳的厚度，距离大则熔壳要厚，距离小则熔壳要薄。无论如何，次爆炸陨石产生的熔壳大多薄于首次爆炸的熔壳。