隕石有輻射嗎？——科學(xué)實(shí)驗(yàn)揭秘答案

從事隕石科學(xué)研究和科普教育多年來，曾遇到許多隕石愛好者、收藏家、好奇的民眾，以及部分高校教師和科研工作者的咨詢，大家最關(guān)心的問題主要集中于兩點(diǎn)：

一、如何區(qū)分隕石和地球巖石？

二、隕石是否含有對人體有害的輻射？

為了揭開隕石的神秘面紗，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展了相關(guān)工作，以最真實(shí)的科學(xué)數(shù)據(jù)，給大家最有力的答復(fù)。

一、如何區(qū)分隕石和地球巖石？

關(guān)于這個問題，我們在2019年出版了譯著《隕石戶外搜尋與鑒定》（理查德·諾頓和勞倫斯·基特伍德著，陳宏毅和李世杰譯，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社）；2022年編撰了內(nèi)部交流的隕石科普讀物《真正的天使——隕石》；2023年我們即將正式出版大部頭的科普著作《行星地球》（包括《浩瀚蒼穹》、《活力星球》、《醉美地球》、《礦巖物語》和《生命傳奇》5個分冊）。這些著作均清楚的解釋了什么是隕石？隕石的價值？隕石來自哪里？如何鑒定隕石？去哪里尋找隕石？敬請大家期待。

《隕石戶外搜尋與鑒定》(左)和《來自宇宙的天使——隕石》(右)

二、隕石是否含有對人體有害的輻射？

但隕石是否有對人體有害的輻射？縱然隕石再稀奇珍貴，如果有輻射，危害人體健康，那我們也只能敬而遠(yuǎn)之。其實(shí)，所有的隕石科研工作者和發(fā)燒友，都知道且完全相信，隕石是不具有對人體有害的輻射性的。具備基本地學(xué)知識的人都知道，輻射來自于礦物中放射性同位素的自發(fā)衰變，就好比核電站的核輻射是一個道理。桌椅、建材、手機(jī)、電腦…其實(shí)我們?nèi)粘Ｉ钪薪佑|的物品都具有一定的輻射性，只是放射性劑量不同，帶給大家生活不同程度的影響，那隕石帶來的影響又是否對人體有害呢？

隕石中含有放射性元素的礦物極少，按此推斷，隕石應(yīng)該是不存在輻射的。但隕石來自于太陽系無大氣保護(hù)的裸露環(huán)境，長期接受太陽風(fēng)和宇宙射線的照射，是否會有殘留的宇宙射線輻射呢？縱然我們相信，這樣的輻射劑量微乎其微，但沒有科學(xué)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，這一切只能是推測。

圖1 琳瑯滿目的隕石飾品

a. 南丹鐵隕石鍛造的刀和劍；b. 俄羅斯隨城橄欖隕鐵制成的飾品“齊天大圣”（腹部）；c. 瑞典 M 鐵制作的吊墜；d. 玻璃隕石（中國雷公墨）；e. 納米比亞 Gibeon 鐵隕石制作的子彈型吊墜

三、《隕石的放射性測試》

從2019年開始，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)開展大學(xué)生科技立項(xiàng)工作，選擇了《隕石的放射性測試》這個選題，為了取得具有信服力的科學(xué)數(shù)據(jù)，我們先后在中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院輻射與環(huán)境實(shí)驗(yàn)室和中材地質(zhì)工程勘查研究院檢測中心開展了系列隕石的放射性測試工作。

為了更全面的獲得各類隕石的放射性信息，我們選擇了市場流通量較大，且適合于加工成飾品和室內(nèi)擺件的 8 種固體隕石和玻璃隕石樣品。這些隕石樣品包括 Gibeon（納米比亞 G 鐵、IVA 型鐵隕石，990 g，1 塊）、Muonionalusta（瑞典 M 鐵、IVA 型鐵隕石， 1340 g，1 塊）、Seymchan（俄羅斯隨城橄欖隕鐵、PMG（Pallasite Main Group）型鐵隕石，183g，1 塊）、Nantan（中國南丹鐵隕石、ⅠAB-MG 型鐵隕石，330 g，1 塊）、Campo del Cielo（阿根廷鐵隕石、 ⅠAB-MG 型鐵隕石，8 塊總計(jì) 321 g）、Sikhote-Alin（俄羅斯阿林鐵隕石、ⅡAB 型鐵隕石，318.2 g，1 塊）、Northwest Africa 869（西北非普通球粒隕石，L3-6 型，26 塊總計(jì) 326 g）、Tektite（中國雷公墨、 19 塊總計(jì) 318.6 g）。

圖2 用于測試放射性的隕石和雷公墨樣品

a. 納米比亞 G 鐵；b. 瑞典 M 鐵；c. 俄羅斯隨城橄欖隕鐵；d. 中國南丹鐵隕石；e. 阿根廷鐵隕石；f. 俄羅斯阿林鐵隕石；g. 西北非普通球粒隕石 NWA 869；h. 玻璃隕石

為了進(jìn)一步測試隕石在不同粒度下的放射性特征，排除不同形態(tài)對隕石放射性的干擾，我們選擇非洲西北部撒哈拉沙漠周邊無明確坐標(biāo)信息的 12 塊普通球粒隕石開展粉末樣品放射性測試。這些隕石包含了 H、L 和 LL 不同的化學(xué)類型，以及 4、5、6 型不同的巖石類型，并將這些總重量為 600 g 的隕石樣品混合，在桂林理工大學(xué)廣西隱伏金屬礦產(chǎn)勘查重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室用無水酒精將隕石清洗干凈，置烘干箱烘干 6h 后，使用球磨機(jī)將樣品研磨至 200 目以下，取 500 g 粉末樣品做放射性比活度測試。

圖3 用于測試放射性的普通球粒隕石粉末樣品

a. 原始樣品（H4-6 型、L4-6 型和部分 LL 型隕石）；b. 樣品被破碎成小顆粒；c. 樣品被磨成小于 200 目的粉末

通過實(shí)驗(yàn)，我們獲得以下結(jié)果：

不同類型隕石放射性比活度從大到小的排序?yàn)椋洪蠙祀E鐵（IRa, 0.09；Iγ, 0.11）＞普通球粒隕石塊狀樣品NWA 869（IRa, 0.07；Iγ, 0.06）＞普通球粒隕石混合粉末樣（IRa, 0.01；Iγ, 0.02）＞ 鐵隕石 （IRa, ≤0.01；Iγ, 0.01～0.04）。隕石的放射性比活度均小于祖母綠（IRa, 0.22；Iγ, 0.27）及和田玉（IRa, 0.12；Iγ, 0.27）等珠寶玉石。放射性比活度最高的為玻璃隕石（IRa, 0.16；Iγ, 0.37）。檢測結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)中涉及的幾類隕石樣品放射性比活度值均低于安全值，可用于日常貼身佩戴；雷公墨的放射性比活度稍高于其他隕石樣品，但仍在安全標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。

表1 測試和計(jì)算數(shù)據(jù)

自然界的輻射源主要來自放射性同位素的自發(fā)衰變，放射性比活度的數(shù)值大小反映了放射性核素含量的多少。自然界存在鈾、釷和錒系是 3 個典型的天然放射性元素體系。天然巖石（包括隕石和地球巖石）中的放射性強(qiáng)弱可認(rèn)為是由鈾系、釷系以及 40K 的含量所決定的，因此在各類放射性核素檢測中，特別是針對珠寶玉石和室內(nèi)建筑裝飾材料，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定均以 226Ra （鐳）、232Th（釷）和 40K（鉀）等 3 種放射性同位素的放射性比活度大小來衡量其是否符合人體健康標(biāo)準(zhǔn)。本次實(shí)驗(yàn)，我們按照國家標(biāo)準(zhǔn)，選擇 226Ra、232Th 和 40K 進(jìn)行放射性比活度的測試工作。通過計(jì)算檢測樣品內(nèi)照射指數(shù) IRa 及外照射指數(shù) Iγ （計(jì)算公式見 正式刊發(fā)論文），并和國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，來判斷隕石的放射性是否會影響人體健康。

圖4 測試樣品的放射性比活度和內(nèi)外照輻射指數(shù)

a. 放射性核素比活度；b. 內(nèi)照射指數(shù) IRa 和外照射指數(shù) Iγ

實(shí)驗(yàn)證明，隕石的放射性比活度與其礦物組成密切相關(guān)，石墨和硅酸鹽含量高的 Campo del Cielo 鐵隕石具有相對較高的放射性比活度值，而 Seymchan 橄欖隕鐵在所有隕石中的放射性比活度值最高，純的鐵隕石放射性比活度值最低。雷公墨原巖類型類似于花崗巖和石英砂巖等富二氧化硅巖石，含有鉀長 石、黑云母、鋯石、獨(dú)居石、褐簾石等礦物的熔融物和殘余物，這些礦物具有相對高的鉀、鈾、釷、鐳等放射性元素，提高了原巖重熔產(chǎn)物的放射性強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣表明，隕石樣品的內(nèi)外照輻射指數(shù)均低于人體不同器官可承受的放射性安全限值，玻璃隕石外照輻射指數(shù)略高于人體性腺、眼睛和骨髓等敏感器官的最高安全限值。因此，從放射性影響人體健康的角度， 隕石飾品適合長期貼身佩戴，玻璃隕石飾品可以短期佩戴，但盡量不接觸人體敏感器官，不建議長期貼身佩戴。

四、最有力的回答

通俗地講，科學(xué)檢測表明，幾乎所有的隕石樣品，包括鐵隕石、橄欖隕石和普通球粒隕石等是幾乎沒有輻射性的，甚至其放射性元素劑量低于我們經(jīng)常佩戴的寶玉石。但玻璃隕石（雷公墨）的放射性劑量稍高，但也低于建筑材料室內(nèi)裝飾的放射性安全標(biāo)準(zhǔn)。目前研究表明，玻璃隕石是地球巖石受沖擊后熔融的產(chǎn)物，可能與地外天體的撞擊有關(guān)，但絕對不是真正意義上的“天外來客”。相信這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也是對“隕石有輻射嗎？”或者“隕石的放射性對人體有害嗎？”最有力的回答，至此，我們也揭開了“天外來客”放射性的神秘面紗。

Do meteorites have radiation?

論文信息：

蘆思潔，陳宏毅，謝蘭芳，等. 隕石的放射性比活度及其成因分析 [J]. 礦物學(xué)報(bào)，2023，43（2）：255-262. DOI：10.16461/j.cnki.1000-4734.2023.43.013.（可在知網(wǎng)下載）

作者|陳宏毅