每周科普|南極隕石的千里相會(huì)

南極隕石分布特征和富集機(jī)制

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隕石是來自太陽系行星和小行星等星體的地質(zhì)樣品，保存了太陽星云凝聚、行星堆積和熔融分異等全部過程的信息，對(duì)研究太陽系的形成和演化具有重要意義。但是，同地球上的其他資源相比，隕石極為稀少，在發(fā)現(xiàn)南極隕石之前，人類收集到的隕石總數(shù)僅2000多塊。1969年，日本的科學(xué)考察隊(duì)在東南極的大和山區(qū)發(fā)現(xiàn)了9塊隕石，揭開了南極隕石收集的序幕（圖1）。在此后近50年的時(shí)間里，美國、日本、中國、韓國和歐洲聯(lián)隊(duì)等國科學(xué)家在南極共收集到5萬多塊隕石，發(fā)現(xiàn)了50多個(gè)隕石富集區(qū)（圖2）。這些富集區(qū)均沿著橫貫?zāi)蠘O山脈、大和山區(qū)和格羅夫山（圖3）等山脈和冰原島峰分布，這些山脈有效阻擋和減緩了冰蓋運(yùn)動(dòng)的速度，為隕石擱淺和富集提供了天然的屏障。

圖1 1969年日本的南極科學(xué)考察隊(duì)首次在南極發(fā)現(xiàn)9塊隕石（Yoshida, 2010）

Antarctic Time

圖2 南極大陸隕石富集區(qū)分布圖

圖3 作者和隊(duì)友們?cè)谀蠘O格羅夫山開展工作

問題1：是不是降落在南極的隕石比地球其它地方的多呢？

事實(shí)上，隕石在各地降落的概率是基本相同的，但地球大部分面積是海洋，山岳和森林等，降落于其中的隕石很難尋獲，最后大部分會(huì)由于風(fēng)化而消失。而南極冰蓋由于其特殊寒冷干燥的條件，降落于其表面的隕石不易風(fēng)化，從而保存了數(shù)量可觀的隕石。主要原因是：

（1）長時(shí)間積累——南極隕石最大的居地年齡可達(dá)280萬年，也就是說，南極大陸至少保存有280萬年以來降落的隕石；

（2）體積巨大——南極大陸占全球陸地面積的9%，總面積達(dá)1400萬km2，體積約2800萬km3。根據(jù)每年目擊降落隕石次數(shù)估計(jì)，按最保守的60次降落/ km2 ·Myr計(jì)算，南極冰蓋現(xiàn)在保存了至少25億次隕石雨降落的隕石，按照最保守每次10—100塊的數(shù)量估計(jì)，南極冰蓋至少含有250—2500億塊隕石（碎片），而目前人類在南極收集到的隕石數(shù)量不足6萬塊。

問題2：儲(chǔ)存在南極冰蓋中的隕石會(huì)移動(dòng)嗎？

南極冰蓋猶如一個(gè)龐大的鍋蓋，中間厚，邊緣薄，這個(gè)巨大的冰蓋在自身重量的作用下，會(huì)從中心向四周緩慢運(yùn)動(dòng)，而攜帶隕石的冰從高地向海邊運(yùn)動(dòng)過程中遇到山脈阻擋，流速減緩，強(qiáng)烈的下降風(fēng)吹走表層冰雪，消融淺層藍(lán)冰，攜帶的隕石暴露于藍(lán)冰表面產(chǎn)生富集（圖4）。根據(jù)多個(gè)隕石富集區(qū)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，隕石擱淺冰面的海拔高度一般在2000 m左右，這個(gè)海拔易于使流入擱淺區(qū)的冰和流出及消融的冰保持動(dòng)態(tài)平衡。而南極大部分冰川運(yùn)動(dòng)過程中并不會(huì)遇到山脈阻擋，直接流向海洋，最終成為海上漂浮的冰山而消失。因此，南極大陸周邊的淺海區(qū)域是富集隕石的一個(gè)新的場(chǎng)所。

圖4 南極隕石富集過程示意圖

作者介紹：

陳宏毅，博士，副研究員，桂林理工大學(xué)地質(zhì)博物館副館長，廣西國土資源博物館館長助理，致力于隕石學(xué)研究，發(fā)表科研論文60余篇，2015年參加南極隕石科考，收集隕石630塊，2017年組織兩次沙漠隕石考察，收集隕石30余公斤。