地球還沒誕生,太陽系就碎過一顆「地球」了?!

所謂「一沙一世界,一花一天堂」。在科學家的眼中,一粒沙有時候真能讓人窺見一個失落已久的世界。

當然,確切來說,並不是真的一粒沙,而是一塊編號NWA 11119的隕石。對這塊隕石的研究,刷新了人類以往的認知。

這塊年齡比地球還要古老的隕石,透露出了這樣一個訊息:你們地球引以為傲的環境——那孕育了生命、自稱獨一無二的環境——在地球誕生之前,可能早就出現在其他星球上了。

流星的饋贈

所謂「隕石」,字面意義太過簡單,不外乎是「天上隕落的石頭」。外太空的石塊被地球的引力吸引,墜入地球表面。在與大氣層高速摩擦中,發光發熱,成為流星。如果石塊足夠大,在摩擦過程中未被燃燒殆盡,那麼落在地上,就成為了隕石。

隕石——流星的饋贈,太陽系早期演化的見證者 | meteorites.asu.ed

把隕石黯淡的外殼切開,將它磨成光滑的平面,它們那美麗、精密的結構,便可一睹真容。隕石的成分和結構,與地球上見到的岩石並不一樣。

有的隕石以錐紋石和鎳紋石為成分,像織毛衣一樣,細密地編織著六邊形的修長稜片;有的則以金屬般閃爍的光澤為基質,基質裡鑲嵌著翠綠而透明的橄欖石;還有一些隕石則沒那麼漂亮,雜亂的基質中,混雜著斑駁的礦物球粒。

鐵隕石的內部切面。錐紋石和鎳紋石交切排列成工整的三角圖案,稱為魏德曼結構。這塊隕石是古老星體的核心碎片 | catawiki.com

在地質學家眼裡,這些奇異的成分和陌生的斑圖結構,根本無法在類似地球表面的環境中產生。

比如錐紋石和鎳紋石,只有在大型星球的最深處(即星核裡)才能熔造而成,只有那難以想象的高溫高壓,才能將元素擠壓成如此緻密的晶體,並將晶體組裝成交織規則的陣列。

而那些富含橄欖石的石鐵隕石,則有著地幔和地核交界處的特徵。人們對這些物質進行了測年,發現大部分都形成在45-46億年前,即太陽系起源的時代。

石鐵隕石的內部切面,晶瑩的橄欖石晶體鑲嵌在金屬基質中。它來自於另一顆行星地核與地幔的交界處 | link2universe.net

於是,人們把隕石——這種天上落下來的稀有小石塊,和古老的星球殘骸大膽聯繫在了一起。這些在太空中茫茫飄蕩的小石塊,可能都是太初時代夭亡的原始星球的碎片。它們和地球一樣,近乎同時誕生在太陽系的幼年裡。後來這些星球迸裂了,它們的星核、星幔、星殼…統統迸濺在冰冷的宇宙中,直至億萬年後被地球引力場捕獲,成為隕石。

隕石起源示意圖 | ehman.org

隕石起源示意圖 | ehman.org

古老的演化

然而並不是任何一個星球都可以擁有成型的「核-幔-殼」三元結構。還是那句話,演化是特權,只屬於體積較大的個體。

所有的行星——無論是早已消亡的那些、還是倖存至今的八大行星,都是由小小的塵埃和石塊凝聚而成的。在冰冷的宇宙中,小物件兒沒有足夠的保溫能力去維持演化所需的熱量。大部分時候,只有大到足以形成球狀的天體(即達到靜力平衡態),才能啟動演化劇幕的第一章:行星分異。

這四個字囊括了天體演化的本質,它的內涵卻異常簡單:重的物質不斷沉到底部,輕的物質不斷浮向表面

行星分異的過程,其實就是重的下沉,輕的上浮 | Smithsonian Museum of Natural History

在一團混沌的太陽系原始星雲裡,有鐵鎂鋁鈣,還有氫碳氮氧,大家均勻而平等地分佈著。但如果某處出現了引力中心(即星球的球心),不同比重的物質就會在引力場的作用下,紛紛排列歸位。

在這些主量元素裡,鐵最沉,因而沉到星球的球心,凝聚成星核;而鎂、矽和鈣次之,於是構成地幔。最後剩下的那些縹緲的氣體元素——碳氮氫氧,則組裝成氣體分子,構成星球的大氣層。正是因為如此,當人們在隕石裡看到純鐵鎳質時,方知它曾是大型星球的星核,而看到橄欖石開始在鐵質基質裡出現時,則知道這是星核向星幔過渡的部位。

縱然激活了行星分異,但對大部分球形天體來說,這第一幕,基本也就是終幕了。原因很簡單:它們仍然不算大。行星分異完成後,核心的熱量也逐漸消耗得差不多了,它們從外到內逐漸冷卻,失去了繼續演化下去的動力。到最後,整個太陽系裡能在億萬年尺度下一路折騰至今仍活躍不息的固態行星,也就只剩地球和金星兩個相依為命的姊妹,以及那幾個抱著巨行星大腿,靠它們巨大的引力勉強續命的小小衛星們,比如木衛一、土衛二之類了。

木衛一Io,是太陽系裡火山活動最頻繁的星球,不過它的火山活動是由木星施加的引力潮汐力產生的 | NASA/JHU Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

於是乎,今天這些星球上的環境,幾乎可以用獨一無二來形容。

比如地球,身為太陽系體積最大的巖質行星,它的核心足夠大、足夠灼熱,當完成行星分異之後,它進一步開始朝著「野心更大的世界」越走越遠——熱能從核心源源不斷地向外逸散,最終傳導到星球表面,令岩石圈成功激活板塊活動。

而另一方面,它們龐大的質量則將濃郁的大氣層牢牢吸附在表面,當陽光射進大氣層,誘發氣象運動和風化作用,為環境的演化提供基礎。在這些因素的綜合使然下,它最終在幾十億年的演化歷程中,醞釀出了生命和文明的奇蹟。

但那塊編號NWA 11119的隕石,卻把人們的認知徹底刷新了。它的出現似乎意味著,在太空中孤獨前行了億萬年才辛勤耕耘出的地球這個「獨有新世界」,突然在歷史起點出現了一個「平行副本」?更細思恐極的是,它甚至比地球的誕生還要更早。

夭亡新世界

如果拋開它身為隕石的事實,只看NWA 11119的成分,地球人會覺得它太過親切。不像其它隕石動輒是什麼星核星幔的碎片,它是一塊扔在地球上再普通不過的個體:一塊火山岩,即火山噴發時凝固的熔岩。

可它的其它結構,卻佐證著它同時亦是一塊如假包換的隕石。科學家測定了它的年齡,發現比地球還要老。考慮到隕石是破碎星球的碎片,它的存在,也就意味著在地球都還沒形成的歲月裡,太陽系某顆古老的星球上已經開始有火山噴發了。噴發出的東西凝固在了當時那顆星球的地殼上。後來星球炸了,這火山岩就隨著它的星殼一起散落在宇宙中,一呆就是46億年,最後落在地球上。

NWA 11119的標本照片。綠色的輝石斑晶鑲嵌在富含長石的基質中,表徵著它是一塊中性的火山岩——「安山岩」。這類岩石地球上不罕見,可宇宙中呢…… | Bad Astronomy

真正讓科學家大跌眼鏡的,其實是它的成分:這塊火山岩,是一塊安山岩(Andesite)。而安山岩——就目前來看——只有在地球這種長期不斷活躍的行星上才會出現,它是一種演化上高度成熟的岩石類別。

「安山」是安地斯山(Andes,位於南美)的簡稱,本意指安地斯山脈的火山弧特有的噴發產物。後來地質學家發現在全球只要地質構造背景屬於陸緣火山弧,都能噴出這種東西,於是就把安山岩的名字擴大化,泛指這一類岩石。

而安山岩和陸緣弧的出現,需要一個近乎充分的條件:板塊構造。

這就幾乎動了地球的命根子。要知道,地球被稱為「億萬年不息的藍色水珠」,可不僅是因為它有生命,而是因為它有板塊構造。這是它傲立宇宙的看家本事。

如果沒有板塊構造,今天地表日日新又日新的活躍環境變化便不存在;如果沒有板塊構造。表生環境和內生地質作用之間的物質和化學循環就無從建立,對生命演化極端重要的那些化學環境和化學平衡也就無望出現。

地球上的安山岩,往往是在複雜的的板塊構造環境下形成的,比如典型的安地斯陸緣弧。現在,這塊隕石告訴我們:一顆比地球更古老的星體其實早有了這些?| miracosta.edu

現在新發現的這顆以安山岩為成分的隕石,起碼說明了兩點。

第一點:要麼,安山岩不一定必須在板塊構造下才能形成,其他行星演化過程照樣會形成這類岩石;第二點——則更加細思恐極了:是否太陽系在地球還沒出現之前,就孕育出了一顆已經具有板塊構造的原行星呢。

畢竟,板塊構造意味著三大貢獻:維持地表熱量、維持星體內外物質循環、維持生命起源所需的複雜化學勢。如此一來,誰敢保證生命的萌芽沒有在早夭的異星上先行出現呢?

可是一切只能留給想象了。當年的所有可能性都已消逝,星星早已碎去,茫茫的太空,太初時代的它,只留給今日的人類一塊巴掌大的「宇宙安山岩」碎片。無論這塊碎片背後曾代表著何等壯麗的故事,它也早已毀滅在46億年前的歷史深淵裡了。

假如它倖存下來,會不會成為地球的姊妹星?會不會和地球共享優勢、平行地孕育出兩套高等生命體系?或許吧。

不過歷史容不下假如,這些問題,大概永遠不會有答案了。

每一個星隕之夜,又有多少曾經壯麗的景象,落入地球 | aolcdn.com

本文經授權轉載自:果殼  作者:溯鷹

本文經授權轉載自:果殼 作者:溯鷹

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編輯:nigo

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