砸穿新泽西屋顶的陨石藏着古老化学秘密

使用ChatGPT创作的CM型碳质球粒陨石母体小行星的艺术家插画，该小行星的撞击坑中暴露了近地表卤水沉积层。图片来源：SETI研究所

一块击穿新泽西州屋顶的陨石携带着一个惊人的秘密：原始小行星内部存在古老咸流体和复杂有机化学物质的证据。

一块穿透新泽西州某屋顶的太空岩石，结果远不止是一件天文奇物。其内部封存着古老的含盐液体痕迹和有机化学物质，这些可能帮助科学家还原原始小行星曾如何处理一些与生命相关的原材料。

不久前的一个白天，一道火球划过纽约市地区后，陨石落在了新泽西州的希尔斯伯勒。这颗流星在经过自由女神像正南方向时产生了音爆，随后在高空解体。一个国际团队现已在《科学进展》上发表了对回收材料的首份详细分析报告。

SETI研究所和美国国家航空航天局艾姆斯研究中心（位于加利福尼亚州硅谷）的首席作者、流星天文学家彼得詹尼斯肯斯表示：对这些碎片的法医研究显示，它们含有来自一颗原始小行星表面附近的保存下来的碎片，该小行星曾经历过浓缩的咸流体——这是此前在这类原行星世界中未知的过程。

日间流星（左侧）、撞击地点以及希尔斯伯勒陨石的一块碎片。图片来源：SETI研究所

追踪火球的猛烈坠落

原物体大小大致相当于一个塞得满满的航空旅行包。它以每小时32000英里（每秒14.4公里）的速度冲入地球大气层，产生了一道明亮的流星，在多个州都能看到。纽约、新泽西、康涅狄格、罗德岛和宾夕法尼亚的60名观测者向美国流星协会报告了这一事件。纽约和新泽西的16人也感受到了冲击波。

美国流星协会运营经理迈克汉基表示：我们在康涅狄格州诺斯福德、宾夕法尼亚州道格拉斯维尔的摄像头，以及新泽西州韦恩的一个门铃摄像头捕捉到了这颗流星，我们据此测量了它的轨迹。这颗流星的路径可追溯到小行星带的内侧区域。

这块飞来的岩石太脆弱，无法保持完整。它迅速碎裂，可见的流星在距离地球约22英里（35公里）的高空消失了。纽瓦克机场的多普勒天气雷达后来探测到一条狭窄的坠落碎片轨迹，从斯塔滕岛延伸到新泽西州。

一颗陨石撞进了一间卧室

希尔斯伯勒位于那个碎片场的末端附近，预计最大的幸存碎片会落在那里。然而只发现了一块陨石。它被发现是因为它直接砸穿了一栋房子。

房主描述了当时的情况：我当时在家，听到一声巨响，发现主卧室的天花板上有个洞。我闻到一股强烈的类似硫磺的气味，还看到许多黑色碎片，以及覆盖在我的床、地毯和周围区域的残骸与黑色灰尘。

科学家发现这块希尔斯伯勒陨石富含盐分，且来自其母星小行星的表面附近。图片来源：SETI研究所

他接下来的行动被证明具有重要的科学意义。他没有徒手接触碎片，也没有让它们暴露在外，而是先记录了房间情况，然后用一次性手套和铝箔收集碎片，再将它们密封在玻璃罐中。这一快速反应减少了来自皮肤油脂、灰尘、水分和其他陆地物质的污染。

詹尼斯肯斯说：多亏房主反应迅速，这些是我们所知最原始的CM12型陨石。

来自早期太阳系的原始遗迹

碳质球粒陨石是已知最原始的陨石之一。与行星内部经严重熔融和改造的岩石不同，它们保存着可追溯到太阳系早期的物质，那时行星和小行星仍在形成过程中。许多碳质球粒陨石含有水蚀变矿物、富碳化合物和氨基酸，这使它们对研究地球生命出现前化学条件的科学家来说特别有价值。

希尔斯伯勒陨石属于CM群，该群以米格黑陨石命名，米格黑陨石曾坠落在乌克兰。CM陨石通常根据其矿物在母小行星内部被液态水改变的程度来分类。

迈克佐伦斯基是美国国家航空航天局休斯敦约翰逊航天中心的陨石学家，也是这项研究的合著者，他发现希尔斯伯勒材料经历的水驱动蚀变比典型的CM2型陨石更多。研究人员将其归类为CM12型，介于蚀变更严重的CM1型和蚀变更轻的CM2型之间。

这使得此次坠落异常罕见。希尔斯伯勒陨石是第22次观测到的CM型陨石坠落，也是第二例目击到的CM12型碳质球粒陨石坠落。第一例是印度尼西亚北苏门答腊的科朗陨石，此前曾发生坠落。其他所有目击到的CM型陨石坠落均被归类为CM2型，而CM1型陨石从未被观测到坠落地球。

小行星内部隐藏的古老卤水

最令人惊讶的发现来自嵌在陨石内部的富含盐分的微小CM1碎片。佐伦斯基和同事张美韩得出结论，这些碎片可能形成于母小行星的表面附近，那里的液态水蒸发后留下了浓度越来越高的卤水。

这个过程类似于地球上盐湖或浅水池干涸时发生的情况。随着水分消失，溶解的化学物质变得更加浓缩，可能会创造出有利于矿物质和有机分子之间发生异常反应的条件。

希尔斯伯勒陨石的碎片，撞击时碎裂，带有因高速穿过地球大气层而形成的熔壳。图片来源：SETI研究所

科学家们已在另一类被称为CI型碳质球粒陨石的原始陨石群中发现了咸液存在的证据。CI这一名称来源于伊武纳陨石，该陨石曾坠落在坦桑尼亚。类似物质后来由日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟2号任务从龙宫小行星、美国国家航空航天局的OSIRISREx任务从小行星贝努直接带回。

那些小行星样本在严格控制的条件下抵达地球，为研究人员提供了未受污染的证据，证明盐水曾在原始小行星物质中流动。希尔斯堡的发现表明，浓缩卤水也在CM型小行星中形成，这拓宽了早期太阳系中可能发生这种化学作用的环境范围。

盐水可能推动了前生物化学的发展

研究人员目前正在鉴定希尔斯伯勒碎片中的盐类矿物，并将其与从龙宫和贝努收集的物质进行比较。

卤水特别令人感兴趣，因为它们可能促进与生命起源前化学相关的化学路径。浓缩的盐水能使磷酸盐保持溶解状态，让反应性化合物紧密接触，并促进有机分子与新形成的矿物质之间的相互作用。

英国伦敦皇家霍洛威大学的宇宙化学家QueenieChan和日本海洋研究开发机构生物地球化学研究中心的生物地球化学家NanaOgawa表示：碳和氮的同位素研究表明，包括CM型在内的原始碳质球粒陨石向早期地球输送了有机物质。希尔斯伯勒陨石的碳含量为重量的1.8%，氮含量为0.07%，其碳和氮同位素具有CM型陨石的典型特征。

有机分子与氨基酸揭秘

这块陨石还含有多种可溶性有机化合物。它们的化学范围进一步证实了一个结论——这块岩石受水的改变程度比大多数CM型陨石更为广泛。

慕尼黑工业大学的有机质谱专家菲尔施密特科普林说：很大一部分化合物是有机化学与矿物作用的产物。我们尚不清楚这些有机镁化合物是由盐水化学作用产生的，还是仅仅是早期撞击冲击过程遗留下来的。

科学家们还发现了大量氨基酸，这是构成生物体蛋白质的分子基本单位。它们的存在并不意味着这颗小行星含有生命。氨基酸可以通过非生物化学反应形成，包括小行星内部的反应。它们的重要性在于表明太空岩石能够制造和运输复杂的有机物质。

有机金属化合物也存在。在地球上，这类广泛的分子包括在血液和光合作用中起关键作用的化合物，不过陨石中的这些化合物是在没有生物参与的情况下形成的。

来自美国国家航空航天局位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的天体生物学家丹尼格拉文及其在戈达德天体生物学分析实验室的同事们得出结论，CM型天体可能为早期地球提供了氨基酸、羧酸和其他可溶性有机分子。

保存宇宙时间胶囊

这类物质的输送可能在首个生命系统出现之前丰富了地球的益生元化学物质储备。分析表明，希尔斯堡陨石中的复杂氨基酸混合物形成于其母小行星内部，可能借助了盐水化学作用。

几块希尔斯伯勒陨石碎片将被保存在纽约市的美国自然历史博物馆，以便未来的研究人员能够使用可能尚未问世的分析技术研究该陨石。

馆长丹顿埃贝尔说：大自然把如此珍贵的小行星样本送到我们家门口，我们感到非常激动。

《原始CM型小行星中的卤水》，作者：彼得詹尼斯肯斯、迈克尔E佐伦斯基、奥斯汀戈登、杰米戈登、迈克汉基、伊丽莎白A西尔伯、米罗罗纳克吉安诺内、韩张美、洛恩勒、马克D弗里斯、卡伦齐格勒、陈桂妮HS、迪普蒂梅耶贝赫拉、乔纳森S沃森、马克A塞夫顿、詹姆斯布雷克利、比安卡芒迪、横川洋子、扎克盖恩斯福思、铃木正典、格雷戈里A布伦内卡、扬H伦德尔、亨纳布泽曼、丹妮拉克里奇、科林马登、基斯C韦尔滕、西泉邦彦、马克W卡菲、广井孝宏、斯特凡鲁赫蒂、菲利普施密特科普林、贾斯敏赫佐格、樊尚卡雷、丹尼尔P格拉文、杰森P德沃金、汉娜L麦克莱恩、安赫尔莫哈罗、何塞阿庞特、丹妮丝巴克纳、小川奈奈子、高野义则、大向直子、索尼娅M提库、郑智仁、伊娃M里韦罗斯、乔恩M弗里德里希和丹顿S埃贝尔，发表于《科学进展》，DOI10.1126sciadv.aea2105

相关知识

陨石是来自外太空的岩石、金属或其混合物，当它们脱离原轨道进入地球大气层，经摩擦燃烧后未完全消耗而坠落到地面的残骸。其来源多为小行星带的天体、彗星碎片等，是研究太阳系起源与演化、行星形成等科学问题的重要样本，承载着宇宙早期的信息。

BY: SETI Institute

FY: AI

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