與地球相撞的流星有一些特別之處

科學家對早期太陽系的大部分了解都來自隕石——隕石是穿越太空并在地球大氣層中熾熱墜落后幸存下來的古老巖石。

在隕石中，有一種類型——稱為碳質球粒隕石– 以最原始的方式脫穎而出，并提供了對太陽系的起步階段.

碳質球粒隕石富含水、碳和有機化合物。它們是“水合的”，這意味著它們含有與巖石中礦物質結合的水。水的成分是鎖定在晶體結構中.許多研究人員認為，這些古老的巖石在向早期地球輸送水.

在撞擊地球之前，穿越太空的巖石通常被稱為小行星、流星體或彗星，具體取決于它們的大小和成分。如果這些物體中的一塊一直到達地球，它就會成為“隕石”。

通過用望遠鏡觀察小行星，科學家們知道大多數小行星具有富含水的碳質成分.模型預測大多數隕石（超過一半）也應該是碳質的。但在地球上發現的所有隕石中，只有不到 4% 是碳質的。那么為什么會出現這樣的不匹配呢？

在發表在該雜志上的一項研究中自然天文學續 April 14， 2025，我和我的行星科學家同事試圖回答一個古老的問題：所有的碳質球粒隕石都在哪里？

樣本返回任務

科學家們對研究這些古老巖石的渴望推動了最近的樣本返回太空任務。NASA 的 OSIRIS-REx和JAXA 的 Hayabusa2 任務改變了研究人員對原始、富含碳的小行星的了解。

發現的位于地面上的隕石暴露在雨、雪和植物中，這會顯著改變它們并使分析更加困難。因此，OSIRIS-REx 任務冒險前往小行星 Bennu檢索未更改的樣本。檢索此樣本使科學家能夠檢查小行星的成分詳細地。

同樣，Hayabusa2 的小行星 Ryugu提供了另一種同樣富含水的小行星.

這些任務一起讓像我這樣的行星科學家研究來自小行星的原始、脆弱的碳質物質。這些小行星是了解我們太陽系的組成部分和生命起源的直接窗口。

碳質球粒隕石之謎

長期以來，科學家們認為地球的大氣層過濾掉了碳質碎片。

當一個物體撞擊地球大氣層時，它必須在巨大的壓力和高溫下生存。碳質球粒隕石往往比其他隕石更弱、更易碎，因此這些天體的機會不大。

隕石通常在兩顆小行星相撞時開始它們的旅程。這些碰撞會產生一堆厘米到米大小的巖石碎片。這些宇宙碎屑在太陽系中劃過，最終會落到地球上。當它們小于一米時，科學家稱它們為流星體。

流星體太小了，研究人員無法用望遠鏡看到，除非它們即將撞擊地球，天文學家很幸運。

但是，科學家們可以通過另一種方式研究這個群體，進而了解為什么隕石具有如此不同的成分。

流星和火球觀測網絡

我們的研究團隊使用地球大氣層作為我們的探測器。

大多數到達地球的流星體都是沙子大小的微小粒子，但偶爾也會直徑達幾米的物體被擊中.研究人員估計約 5,000 公噸的微隕石每年登陸地球。而且，每年有 4,000 到 10,000 顆大型隕石——高爾夫球大小或更大——地球上的土地.那是每天超過 20 次.

今天，數碼相機使夜空的全天候觀測既實用又經濟。低成本、高靈敏度的傳感器和自動檢測軟件使研究人員能夠監測夜空的大部分區域是否有明亮的閃光，這是流星體撞擊大氣層的信號。

研究團隊可以使用自動分析技術（或非常敬業的博士生）篩選這些實時觀察結果，以找到寶貴的信息。

我們的團隊管理著兩個全球系統：FRIPON 餐廳，一個由法國主導的網絡，在 15 個國家/地區設有電臺;和全球火球天文臺，由背后的團隊發起的合作沙漠火球網絡在澳大利亞。

我和我的同事們與其他開放獲取的數據集一起，使用了分布在 39 個國家/地區的 19 個觀測網絡觀察到的近 8,000 次撞擊軌跡。

通過將地球大氣中記錄的所有流星體撞擊與以隕石形式成功到達表面的撞擊進行比較，我們可以確定哪些小行星產生的碎片足夠堅固，可以在旅途中幸存下來。

或者，反過來說，我們也可以確定哪些小行星產生的弱物質在地球上不像隕石那樣經常出現。

太陽把巖石烤得太多了

竟然我們發現許多小行星碎片甚至沒有到達地球。當碎片仍在太空中時，某些東西開始移除弱物質。這種碳質材料不是很耐用，當其軌道靠近太陽時，它可能會因熱應激而分解。

當碳質球粒隕石的軌道靠近，然后遠離太陽時，溫度會發生變化在其材料中形成裂縫.這個過程有效地從地球附近的物體群中破碎和去除脆弱的水合巨石。這種熱裂解后留下的任何東西都必須在大氣中存活。

剩下的物體中只有 30%-50% 在大氣層中幸存下來并成為隕石。軌道使它們更靠近太陽的碎片往往更耐用，使它們更有可能在穿過地球大氣層的艱難通道中幸存下來。我們稱之為生存偏差。

幾十年來，科學家們一直假設，僅靠地球大氣層就可以解釋碳質隕石的稀缺性，但我們的研究表明，大部分的移除都發生在太空中。

展望未來，新的科學進展可以幫助證實這些發現并更好地識別流星體的成分。科學家需要做得更好使用望遠鏡在物體撞擊地球之前對其進行檢測。更詳細的建模這些物體如何在大氣中分解還可以幫助研究人員研究它們。

最后，未來的研究可以提出更好的方法來識別這些火球是由什么制成的，使用流星的顏色.

帕特里克·舒伯， 行星科學博士后，美國國家航空航天局 （NASA

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