地幔消失之谜-太阳系简史揭秘

通过第5章，我们知道陨石都具有其母体小行星的物理和化学特征。由于小行星带里面的小行星实在过于参差不齐，所以它们不可能是同一个已解体行星的碎片。但很多陨石的确由于具有几乎相同的成分以及可能来自同一天体而被划分到同一类。有超过20类陨石来自未被熔化或只被部分熔化的小行星，这说明这些小行星是近期才形成的，那时大部分放射性物质都已经完全衰变了。还有几类铁陨石来自曾经被加热至熔融状态的小行星。另外还有几十种不属于任何分类的陨石，它们看起来都是各自母体的“孤品”。小行星带中分布着几十万颗小行星，但目前我们已收集到的陨石只来自约100颗小行星，为什么只有这么少呢？

通过用计算机模拟小行星带的演变过程，我们知道大部分直径大于100千米的天体很可能还保存着原始的生态环境。也就是说，从太阳系形成到现在，它们或多或少还保存着最初的状态。这些小行星上虽然可能有撞击坑，但却没有一次撞击能够摧毁它们。而且，绝大多数直径小于100千米的小行星实际上都是几个大天体大爆炸产生的碎片，因此它们的成分和母体是相同的。而由于直径大于100千米的小行星只有几百个，所以我们自然最多也就只能找到几百种陨石。

实际上，有一部分小行星的陨石没有找到可能是因为两点。第一，许多碳质陨石都比较易碎，只有一部分能成功穿过地球大气层到达地球。所以，也许有一部分小行星的岩石比较脆弱，以至于它们在到达地球时已经粉身碎骨。第二，有一部分小行星的岩石比其他更容易到达地球。比如位于小行星带内部或靠近共振位置的小行星，或者近期解体的天体，它们形成陨石的可能性要比其他小行星大。这大概就是为什么80%的陨石都来自仅仅三个小行星（三种普通粒状体陨石的母体）的原因。

科学家认为铁陨石来自曾经熔化的小行星的内核。那么，形成这些小行星的地幔的岩石去了哪儿呢？虽然有几个小行星的光谱显示它们的成分和地幔岩相匹配，但这些小行星非常罕见。有些非金属陨石来自部分或完全熔化了的小行星，但是它们的矿物质和我们预计的铁陨石母体小行星的地幔组分并不相同。所以可以确定，这些非金属陨石和铁陨石必定来自不同的小行星。

在已发现的陨石中属于地幔岩的非常少，这一问题被称为“地幔失踪之谜”，它已经困扰了科学家很长时间。至于为什么小行星解体时铁质碎片比岩质碎片更容易保存下来，有以下几个原因。首先，已形成不同圈层的小行星中，铁位于内核，而岩石物质比较靠近表面。因此，当小行星遭受撞击时，最先脱落的是岩石物质，铁最后才暴露出来，所以岩质碎片暴露在太空的时间要比铁质碎片更长。其次，有可能当大部分地幔岩已经被剥离出小行星表面并成为小碎片后，铁核还完整无缺，因此它能维持久一些。最后且最重要的一点是，铁的硬度本身比岩石大，一块铁质碎片在小行星带停留的时间至少是同样大小的岩石碎片的10倍。(www.xing528.com)

假如大部分分层天体已经在太阳系初期解体了，如今过了几十亿年，它们的地幔物质恐怕早已消失了。这说明，今天的小行星带中完整的分层小行星很少，可能就是灶神星以及屈指可数的其他几个。

但碰撞侵蚀不是全部的原因。原始小行星是球粒陨石的母体，它的硬度并不比分层小行星的地幔岩强。那么问题来了，为什么那么多原始小行星都没有解体，而分层小行星却全都解体了？一部分原因可能是分层小行星本身就比较少，而且没有一个能保留下来。但就算如此，如果几乎所有分层天体都在大碰撞中毁灭了，那为什么灶神星除了表面一个大陨击坑外却完好无损呢？

近来，天文学家威廉·博特克（William Bottke）和他的同事想到了一个可信度较高的解释：也许，铁陨石的母体是在更靠近太阳的区域，即如今类地行星所在的区域形成的。天体离太阳越近，天体之间挨得就越近，因此那里的碰撞事件比小行星带就会更加频繁。剧烈的撞击摧毁了许多甚至大部分的分层天体，这些碎片在大天体的引力摄动下被驱逐到小行星带。一开始铁碎片和岩石碎片都进入了小行星带，但最后只有硬度更大的铁质天体存留至今。随后，原始陨石的母体在小行星带形成，它们大部分都留下来，因此今天的小行星带是原始天体和铁碎片的天下。