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吉林陨石雨分布示意图
吉林陨石雨中的部分陨石
吉林1号陨石 1976年3月8日陨落于中国吉林市郊,重1770公斤,是世界上已知最重的石陨石,标尺为30厘米
中国科学工作者在考察吉林1号陨石

  1976年3月8日15时 1分降落在中国吉林地区的一场世界罕见的陨石雨。陨石在地球大气层中高速下降时,因受高温高压气流冲击而发生爆裂,它的碎块象雨一样散落到地面,这种现象称为陨石雨。吉林陨石雨下落时,当地上空先出现一个大火球,很快分裂成一个较大的火球和两个小火球,鱼贯向西飞行。这个地区有100多万人听见火球高速飞行时由冲击波发出的霹雳般的巨响。陨石雨分布的地区,东西长约72公里,南北宽约 8.5公里,面积近 500平方公里。这是目前世界上已知的分布面积最广的石陨石雨。共收集到大小陨石样品100多块,总重为2,700多公斤,其中最大的1号陨石重1,770公斤,是人类迄今见到的最大的石陨石。

  中国科学工作者对吉林陨石进行了现场考察和多学科的综合研究,对吉林陨石的形成已有初步的认识。形成吉林陨石雨的母体是一颗在太阳系空间运行的重约 5吨的流星体,它的运行轨道呈椭圆形,轨道的远日距约4.2亿公里,近日距约为1.5亿公里。1976年3月8日15时,这颗流星体顺着地球公转的方向追上地球,进入地球大气层的入射角约16度。进入大气底层时,由于冲击波的作用,它的表面物质受热熔融、气化,形成一个火球(称火流星)。这时它的表面温度约2,500~3,000K,周围空气的温度在 1万度左右。它在距地面30公里以上的高空为直线弹道,在23~17公里高处发生多次小爆裂,而在约19公里的高空发生一次主爆裂,于是,大小不同的碎块以不同的速度和轨道向地面降落。在陨落过程中陨石经历了复杂的受热过程,因而在陨石的表面包上一层厚约1毫米的熔壳,熔壳上有各种形态的气印和花纹。

  吉林陨石的87锶/86锶的初始比值为0.7011±0.0016,铷-锶模式年龄为47亿年。这说明在47亿年前,组成吉林陨石的物质开始从太阳原始星云中分离出来,逐渐冷却。当温度冷却到大约2,000K时,高温难熔元素逐渐凝聚,相继形成碳硅石、石墨、锆英石、铬铁矿等难熔矿物。冷却到1,600~1,200K时,原始物质中大量的铁、镍金属凝聚成铁纹石和镍纹石;钙、镁的硅酸盐凝聚成辉石和橄榄石。冷却到 1,100~1,000K时,则形成斜长石、白磷钙矿等副矿物。冷却到1,000~570K时,形成陨硫铁等硫化物。对吉林陨石中球粒的研究证明:星云物质在凝聚中可能形成一些液滴,液滴旋转、冷却、结晶甚至相互碰撞,因而在陨石中可以观测到内旋、重迭、撞裂的球粒。随后,星云中的各种凝聚物聚集成小的团块,并形成各种含水硅酸盐。残留的二氧化碳、一氧化碳、水和氢等气体,在各种催化物作用下,合成碳氢化合物。在吉林陨石中发现了11种氨基酸、嘌啉、色素、正构烷烃和异戊二烯烃等20多种有机化合物。不过,国内有些科学工作者对吉林陨石中是否存在有机化合物尚有争论。星云中的各种气体、尘埃和小团块,逐渐吸积成小的星子或陨石母体。根据吉林陨石测得的铀-铅年龄和铅-铅年龄为45~46亿年,说明吉林陨石母体的固化年龄和地球、月球的年龄近似。吉林陨石的钾-氩年龄为38~36亿年,根据氩在陨石母体内的扩散丢失规律,计算出吉林陨石的母体大约是一个半径为 220公里的小行星的一部分,它原来是埋在这颗小行星表面以下20公里的深处。这颗小行星内部由于放射性元素衰变和其他能量的积累,温度增高,在20公里深处大约增高到1,000~1,100K,使某些矿物重结晶,矿物内的某些元素产生扩散平衡,玻璃质脱玻化并形成雏晶和微晶。对吉林陨石矿物和化学成分的综合研究说明,吉林陨石属于橄榄石-古铜辉石球粒陨石或高铁群 5型普通球粒陨石。对剩余磁性、磁化率和居里点温度测定的结果表明,吉林陨石大约在42亿年前已冷却到850K,并获得了磁化。吉林陨石中橄榄石的钚-铀裂变径迹年龄为 40±1.3亿年,辉石的年龄为39±0.4亿年,说明吉林陨石大约在距今39~40亿年前已冷却到400~500K,足以保存矿物中的裂变径迹。吉林陨石内氩的保留年龄为36~38亿年,这证明在36~38亿年以来,陨石已经冷却到200K以下。通过对吉林陨石中镍纹石的镍含量和晶体大小的研究,计算出吉林陨石的母体大约每100万年下降一度。

  吉林陨石的矿物和球粒,有遭到冲击破裂的残迹,说明吉林陨石的母体在太阳系空间运行过程中,曾经受到其他小天体的碰撞,母体可能经历过多次破碎。根据吉林陨石中宇宙成因38氩的测定和计算,它受碰撞而脱离母体的时间,距今大约有100万年。自此以后,它便单独在太阳系空间运行,直到1976年3月8日进入地球大气而化为一场陨石雨。(见彩图)

  参考书目

  中国科学院“吉林陨石雨”联合考察组:吉林陨石雨的初步考察,《中国科学》,第 1期,38~45页,1977。

  《地球化学》,第1期(吉林陨石雨研究专辑),1978。

  《吉林陨石雨论文集》,科学出版社,北京,1978。

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