45.67亿年前,太阳系从一片原始星云中逐渐形成。在这段漫长的历史中,星际尘埃和气体逐渐凝聚,形成了行星、卫星、小行星和彗星等各种天体。这些天体在形成过程中经历了频繁的碰撞和合并,逐渐演变成我们今天所看到的太阳系。因此,天体碰撞在太阳系演化中扮演了重要角色。
由于时间久远,研究这些天体的碰撞历史并不是一件容易的事。不过,我们可以在陨石中找到太阳系撞击事件的地质“证人”——熔长石,它是天体间撞击过程产生的冲击玻璃,记录了天体间激烈碰撞的瞬间,是大自然暴力美学的直接证明。
陨石起源于天体之间猛烈撞击产生的岩石碎片。熔长石(Maskelynite)一词最早在1872年被G. Tschermak提出,用来描述火星陨石中的一种具有斜长石化学成分的各向同性玻璃。长石在高能撞击下形成熔长石,虽然化学成分没变,但已经失去了长石的晶体结构,转变成了一种无序的、各向同性的玻璃。
熔长石的形成条件,在火星陨石和月球陨石上不一样。根据长石中An牌号(即钙含量)不同,形成熔长石所需的压力也会有所变化。An牌号越高,形成熔长石所需的压力越低。总之,熔长石是长石在冲击压力20-30 GPa下形成的。
在岩相学研究中,可以通过显微镜观察和拉曼光谱分析来鉴别熔长石。熔长石在单偏光下表面光滑,在正交偏光下,由于其光学各向同性的玻璃性质,显示全消光,很容易与未受冲击的斜长石晶体区分开。
加州大学洛杉矶分校Alan E. Rubin统计了不同玄武岩陨石中富熔长石样品的比例,发现与它们母体的逃逸速度有着密切关系。他发现,来自灶神星的Eucrite玄武岩中富熔长石样品比例为5%,月球陨石中这一比例约为30%,而火星陨石中则高达93%。
球粒陨石(Chondrite)是一种更为原始的陨石,它们代表了太阳系最早期的物质。普通球粒陨石有三个群:H群(高全岩铁)、L群(低全岩铁)和LL群(低全岩铁和低金属铁),它们来自三个不同的小行星母体,共同构成了普通球粒陨石族(Clan)。
迄今,美国Apollo任务从月球返回样品381.7 kg,苏联Luna返回0.326 kg,中国嫦娥五号返回1.731 kg,嫦娥六号返回1.9353kg。这些返回样品虽然不同于月球陨石经历了猛烈的撞击挖掘和逃逸过程,但也是在月表直接或间接撞击破碎形成的。
小行星玄武质陨石中,Angrite是数量仅次于Eucrite、第二大的类型。在矿物学和全岩化学成分上,Angrite与Eucrite存在明显差异。截至2024年7月,根据国际陨石学公告的数据,已确认有53个Angrite陨石(包括成对样本)。
每一次撞击,是毁灭,也是重生。透过熔长石,我们得以窥见太阳系历史上无数激烈碰撞的瞬间,更好地理解太阳系的诞生、形成和演变。