隕石是流星體或小行星從地外空間穿過地球大氣層經(jīng)燒蝕并撞擊地表后的殘留體，能夠?yàn)槲覀冄芯刻?yáng)系形成和演化提供重要的線索。
流星體在穿過大氣層時(shí)會(huì)發(fā)生高溫摩擦、氣化，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻或存在裂隙，在降落的過程中可能會(huì)發(fā)生解體、爆裂。因此，最終落在地表的隕石很可能不止一塊。在一次降落事件中隕落的來(lái)自同一流星體的所有隕石塊體都被稱為成對(duì)（paired）隕石，這些隕石分布的區(qū)域被稱作為隕落帶（strewn field）。從某種意義上來(lái)說(shuō)，這些隕石才是真正的“天生一對(duì)”。
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01 “人證、物證”俱全的目擊型成對(duì)隕石
人們親眼觀察到流星體燃燒發(fā)光和降落的過程，并最終找到的相應(yīng)隕石塊體被稱為目擊隕石。確定目擊隕石成對(duì)和分布區(qū)域是一件相對(duì)簡(jiǎn)單的事情，因?yàn)殡E石降落地點(diǎn)周圍的居民可以為隕石的隕落方向、空爆聲音、亮度等提供“人證”。另外，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)、CCD相機(jī)、甚至是日常的行車記錄儀都可以為隕石的降落提供“物證”。
2013年2月15日發(fā)生在俄羅斯的著名的“車?yán)镅刨e斯克隕石雨”就是一次典型的目擊隕落事件。當(dāng)時(shí)，許多行車記錄儀和監(jiān)控?cái)z像頭記錄下了隕落的景象。車?yán)镅刨e斯克隕石雨形成了一個(gè)長(zhǎng)60-100千米、寬10-20千米的隕落帶，回收隕石的總質(zhì)量超過1000千克[1]。對(duì)于目擊隕石不同塊體，我們可以放心的去（嗑）相（西）信（皮），因?yàn)樗鼈兊某蓪?duì)是有“人證、物證”可循的。
左：行車記錄儀拍攝的俄羅斯車?yán)镅刨e斯克隕石隕落過程；右：車?yán)镅刨e斯克隕石不同塊體，它們均為成對(duì)隕石。圖源：earthsky.org；meteorite-recon.com
02 發(fā)現(xiàn)型成對(duì)隕石的“脫單”之路
然而，目擊隕石畢竟是少數(shù)。在國(guó)際隕石學(xué)會(huì)的官方記錄中，目擊隕石不到隕石總數(shù)量的2%。大部分隕石是降落地球很久以后，被發(fā)現(xiàn)和收集起來(lái)的。這些隕石被稱作發(fā)現(xiàn)型隕石。
很明顯，對(duì)于發(fā)現(xiàn)型隕石，我們既沒有目擊者也沒有詳實(shí)的影像和觀測(cè)資料。在缺乏“人證”和“物證”的情況下，研究發(fā)現(xiàn)型隕石是否成對(duì)是一件相對(duì)復(fù)雜的事情。發(fā)現(xiàn)型隕石塊體是不是就“注孤生”了呢？
別擔(dān)心，我們可以運(yùn)用其他手段幫助它們“脫單”。一般來(lái)說(shuō)，判斷隕石塊體是否成對(duì)會(huì)綜合考慮以下幾點(diǎn)因素：
（1）發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)是否比較接近或者具有一定的分布規(guī)律。
一般來(lái)說(shuō)，流星體在解體后，大質(zhì)量的塊體比小質(zhì)量的塊體沿飛行方向飛行得更遠(yuǎn)。因此，如果隕石的分布沒有受到后期搬運(yùn)的影響，這些塊體會(huì)沿飛行方向顯示質(zhì)量增加的趨勢(shì)，且一般分布在幾到幾十千米長(zhǎng)的橢圓狀區(qū)域里。
例如，最近在我國(guó)新疆庫(kù)姆塔格沙漠發(fā)現(xiàn)的Kumtag 016隕落帶（該隕落帶名稱由質(zhì)量最大的Kumtag 016命名）包含多塊L5型普通球粒隕石，質(zhì)量分布在0.5到153千克之間，目前總質(zhì)量達(dá)550千克。這些成對(duì)隕石散落在一個(gè)10 3.5 千米的橢圓狀區(qū)域中，并且從西北至東南方向呈現(xiàn)塊體質(zhì)量增加的趨勢(shì)。目前，Kumtag 016隕落帶是我國(guó)沙漠地區(qū)發(fā)現(xiàn)的最大石質(zhì)隕石隕落帶[2]。
新疆庫(kù)姆塔格沙漠發(fā)現(xiàn)的Kumtag 016隕落帶。綠圈指示形成Kumtag 016隕落帶的隕石塊體，灰色圈指示尚未分類的隕石塊體[2]。
值得注意的是，雖然南極地區(qū)也有較多成對(duì)隕石，但是它們的發(fā)現(xiàn)地不代表隕落地點(diǎn)。由于冰蓋中冰川的運(yùn)動(dòng)，隕石多在東南極四周和橫貫?zāi)蠘O山脈山前的藍(lán)冰區(qū)或冰磧發(fā)生富集[3]。
（2） 隕石的類型、巖石礦物學(xué)特征和地球化學(xué)組成是否接近。
一般認(rèn)為，成對(duì)隕石屬同一隕石類型。由于成對(duì)隕石來(lái)自同一流星體，它們的巖石礦物學(xué)特征和地球化學(xué)組成等都應(yīng)該較為相似。一般來(lái)說(shuō)，在符合上述條件（1）的前提下，隕石類型稀有或者成分罕見的塊體有較大概率是成對(duì)隕石。例如，我國(guó)新疆阿勒泰地區(qū)的Aletai隕落帶，由28噸、23噸、18噸、5噸、0.43噸等多塊大質(zhì)量鐵隕石組成，目前總質(zhì)量超過74噸。該隕落帶總長(zhǎng)達(dá)430千米，從新疆木壘縣沿西北方向一直貫穿至阿勒泰市附近，大大超過了常見隕落帶的長(zhǎng)度，成為世界上最長(zhǎng)的隕落帶。
這些距離相隔甚遠(yuǎn)的“大塊頭”之所以能被確認(rèn)為成對(duì)隕石，是因?yàn)樗鼈兊摹癉NA”極其特殊。鐵隕石可以被分為13個(gè)化學(xué)群。其中，IIIE群鐵隕石是一個(gè)比較小眾的化學(xué)群，目前僅有16個(gè)隕石個(gè)體。Aletai隕石不僅屬于IIIE群隕石，而且成分和其他IIIE群鐵隕石具有明顯的區(qū)別。正是依據(jù)這獨(dú)一無(wú)二的“DNA”密碼，紫金山天文臺(tái)的科學(xué)家們已經(jīng)幫助這些塊體成功“脫單”[4]，相關(guān)的最新科研成果即將出爐，敬請(qǐng)關(guān)（圍）注（觀）。
宇宙射線暴露年齡指從撞擊母體釋放隕石暴露開始，到隕石降落到地球的時(shí)間間隔；居地年齡指隕石撞擊地球和回收到隕石的時(shí)間間隔。在地外空間中，隕石會(huì)受到宇宙射線的轟擊，并產(chǎn)生宇宙成因穩(wěn)定核素（如，3He，21Ne等）和放射性核素（如，14C、36Cl等）。根據(jù)宇宙成因核素的豐度可以計(jì)算隕石的宇宙射線暴露年齡。隕石降落到地球后，地球大氣屏蔽了宇宙射線的轟擊，不同放射性核素會(huì)按照各自半衰期衰變，因此可以據(jù)此計(jì)算出隕石的居地年齡。作為同一次隕落事件的產(chǎn)物，成對(duì)隕石應(yīng)該具有一致的宇宙射線暴露年齡和居地年齡。
如果下次你也有機(jī)會(huì)去撿隕石，留意看看有沒有成對(duì)隕石哦，或許你也可以發(fā)現(xiàn)“天生一對(duì)”。
參考文獻(xiàn)：
[1] Badyukov D. D., and Dudorov A. E. 2013. Fragments of the Chelyabinsk meteorite shower: Distribution of masses and sizes and constraints on the mass of the largest fragment. Geochemistry International 51: 583–586.
[2] Zeng X., Li S., Leya I., Wang S., Smith T., Li Y. and Wang P. 2018. The Kumtag 016 L5 strewn field, Xinjiang Province. China. Meteorit. Planet. Sci. 53: 1113–1130.
[3] 繆秉魁.格羅夫山隕石考察現(xiàn)狀及其發(fā)展設(shè)想.礦物巖石地球化學(xué)通報(bào)，2015，34（6）：1081—1089.
[4] 王科超，徐偉彪.新疆發(fā)現(xiàn)世界最長(zhǎng)隕石雨——阿勒泰隕石雨.科學(xué)通報(bào)，2016，61（1）：1—9.
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)
