太阳系简史：富钙铝包体—太阳系物质的最古老证据

迄今人类已发现40000多块陨石，但是科学家们仍在年复一年、煞费苦心地寻找更多陨石，难道这些还不够吗？大多数新发现的陨石确实与已知的如出一辙，听到“怎么又是普通球粒陨石”这样的感叹更是家常便饭。但是陨石的种类非常繁多，每年仍然会有新的种类被发现。更重要的是，陨石里隐藏着大量与太阳系早期情况有关的信息，每发现一块新陨石意味着太阳系这幅拼图又完整了一些。

地球上的岩石基本都经历过多次加热、熔化、风化、侵蚀和再生。地球早期形成的岩石很少能够幸存到今天，即便有，在经历过漫长岁月后也已经面目全非。更糟糕的是，诞生之初的地球温度极高，高到令所有在它形成前存在的物质都熔化殆尽。在地球上找寻古老物质的踪迹，在很多方面像在一座经反复挖掘以埋置地基、排水管道和地铁隧道的现代化城市中寻找考古遗迹一样艰难。

和地球岩石相反，陨石身上往往藏着太阳系早期事件的证据，尤其是球粒陨石，因为这种岩石来自还未完全熔化的小行星，所以保存着构成其母星的太空飘浮物质，就像地球上因沙土、碎石和黏土的混合物偶然沉积到海底而形成的沉积岩。

从球粒陨石里的大量粒状体中我们知道太阳系早期存在着大量的粒状体。它们是熔岩的滴液，所以呈球状，这显然说明了在过去它们曾经被高温加热至几乎完全熔化。同一块陨石里相邻的粒状体往往具有不同的物理和化学属性，这意味着当它们位于母星内部时未被加热过。因为如果曾被加热过，它们的物质会互相交换或融合成为均质体。据此推测，产生粒状体的加热事件是在太空中发生的，它们肯定是行星形成时宇宙环境的普遍特征。

太阳系诞生初期同样动荡不安，物质不断从一个地方混合交汇到另一个地方。这些充满水和易碎有机物的原始尘埃粒子是怎样被糅合到同一块陨石里，使得这块陨石里同时含有富钙铝包体和粒状体这两种都需要高温但是在不同环境下形成的陨石？

陨石并非自太阳系诞生以来就一成不变。许多球粒陨石的母体小行星在过去的某个时刻曾经被加热至数百摄氏度，导致它们发生了部分改变。这种加热并不足以使小行星发生熔化，但却改变了内部的岩石。有时候，来自同一颗行星的不同陨石被加热的程度不同，这说明这些陨石位于某颗大型小行星的不同深度处，这颗小行星核心的温度比表面高。随后，这颗小行星在一次碰撞中解体，于是来自不同深度的岩石被散落在太空中。

而有些陨石（特别是某些碳质球粒陨石）的母星则曾经被液态水改变过。原本组成它们的矿物质曾经在某些情况下被黏土及其他含水矿物质严重破坏和替代。这些陨石中似乎曾经含有一定量的冰，这些冰融化后与小行星内部的干燥岩石发生作用，从而产生了新的物质。(www.xing528.com)

通过HED陨石我们可以知道，灶神星经历过许多与地球相同的地质过程，包括铁核的形成以及其表面的火山喷发。从某些方面来看，灶神星更像是一颗小型行星而不是小行星。我们今天所看到的铁陨石应该是过去数十个小行星燃烧熔化的产物，随后，它们被撞开并暴露出铁核。奇怪的是，这些小行星的大部分地幔岩已经不见，这个问题我们会在第13章中讨论。

陨石的最大贡献也许就是它的同位素计时作用，它告诉了我们太阳系自诞生以来所发生事件的时间轴。太阳系在初期含有许多放射性同位素，后成为粒状体和小行星的一部分，并最终成为陨石。正如第4章所述，我们可以通过放射性同位素的含量和分布情况了解陨石中不同成分的形成时间。这些同位素计时器的精确度有时极高，误差率只有万分之一，好比能回忆起30多年前某件事发生的具体日期。

根据同位素计时器，陨石里封存的富钙铝包体是构成太阳系的物质中最古老的，它们距今已有45.7亿年。正因为如此，科学家们往往将其作为太阳系年龄的参考系，尽管未来还有可能发现比它更加古老的物质。许多富钙铝包体形成于100000年的时空里，这只是浩瀚的太阳系历史长河中的一瞬，而粒状体的形成时间比它晚了100万～300万年，并且年龄范围也要宽得多。从同一块陨石中发现这两种不同类型的颗粒说明富钙铝包体在与粒状体共同构成同一颗小行星之前，它已经在宇宙中游荡了数百万年。

通过研究铁陨石我们知道了曾被熔化过的小行星的过去。同位素计时器表明，这些小行星之中有许多是在富钙铝包体出现100万年后、在大部分粒状体形成前形成的。太阳系早期的某些短寿命放射性同位素，尤其是铝-26在衰变时释放出大量热量。这些热量足以使太阳系诞生后100万～200万年之间形成的小行星熔化，这就是铁陨石母星的形成过程。

而对于较晚形成的小行星，由于太阳系中大部分铝-26已经完全衰变，所以它们被加热的程度较低，只够从热力上改变某些岩石和将冰化开，却不足以熔化整颗小行星。这些小行星成了球粒陨石的母体，它们的年龄通常比曾熔化过的小行星稍小一些。

陨石中还蕴藏着另外一种珍贵的信息：它们可以告知我们行星形成时太阳系中化学元素的比例。下一章，我们将近距离探讨这些化学元素，了解它们是如何在太阳系诞生前形成的。