[量子晶選] 天上掉下的禮物 - 隕石 (meteorite)

        說到隕石，最讓我感到震撼的應該是2001年的獅子座流星雨，那年我剛好在山裡面唸研究所，想說聽聞是每33年一次高峰的暴雨等級。記得那時是11月，深夜無光害的時候可以看到相當大的火流星劃過天際的盛況（肉眼觀看五分鐘就有一顆，願望都數不完了），山上空氣稀薄，看起來又近又亮，甚至到了傍晚有光害，抬頭久看一樣可以看到幾顆，光是每小時數百甚至上千顆流星，這場流星雨令人難忘。 

        所謂天上掉下來的禮物，當它們在太空時稱為隕星體(流星體)，不小心進入地球大氣層的岩石或塵埃碎塊，與大氣摩擦燃燒時稱為流星（火流星），而當它們墜落到地球表面時則稱為隕石。可能想過這些來自外太空的物質，到底是什麼？

大部分的隕石是什麼物質

        隕石在天空劃過天際會有不同的顏色，代表哪些物質？流星（或火流星）在夜空劃過時展現出不同的顏色，這是一個迷人的物理與化學現象。這些顏色主要來自於隕星體與地球大氣層高速摩擦時，其內部或周圍大氣中的原子被激發（Excitation）後發出的光芒。

        顏色並非來自燃燒，而是來自原子發射的光譜。每一種被激發的元素都會發出獨特的顏色光，就像原子的「化學指紋」。流星的顏色主要由兩個部分組成：隕星體本身的礦物成分，以及被加熱的地球大氣氣體。 

流星顏色 (Color)	代表的主要物質 (Main Elements)	物質來源
黃色 / 橘色	鈉 (Sodium, Na)	隕星體內部的矽酸鹽礦物
亮藍 / 綠色	鎂 (Magnesium, Mg)	隕星體內部的矽酸鹽礦物，特別是橄欖石和輝石
紅 / 深紅	氮氣 (Nitrogen, N)	地球大氣層的氣體被激發
綠色 / 黃綠	鐵 (Iron, Fe)	隕星體內部的鐵鎳合金
紫色 / 藍紫色	鈣 (Calcium, Ca)	隕星體內的矽酸鹽礦物
亮白 / 閃爍白	鋁 (Aluminum, Al)和矽(Silicon, Si)	隕星體的主要結構物質，極高溫激發。

        流星的最終顏色是多種因素共同作用的結果：

• 速度（速度越高，顏色越亮）： 流星體進入大氣層的速度越快，產生的熱能越高，激發的原子種類越多，流星就會越亮，顏色也可能偏向高能量的藍色或綠色。

• 成分（決定顏色光譜）： 流星體中富含的礦物類型決定了主要的發光顏色。例如，富含鈉的隕石會發出明顯的黃色光芒。

• 大氣層反應： 即使是純淨的冰塊（彗星碎片）進入大氣層，也會因摩擦激發周圍的氮氣（紅色）和氧氣（藍綠色）而發光。

        所以流星光跡，其實就是來自太空的岩石或冰塊，在與地球大氣進行高速化學反應時，所展現出的絢麗「元素指紋」。

隕石的科學分類

        掉到地球沒有燃燒殆盡的隕石，一共有哪些種類？科學家主要根據隕石的礦物成分將其分為三大基本類型，這三大類別再細分成數百個子群組：

• 石隕石（Stony Meteorites - Aerolites）

        這是最常見的隕石類型，佔所有降落隕石的約 94%。它們主要由矽酸鹽礦物（岩石）組成，類似地球岩石。

• 球粒隕石（Chondrites）：佔石隕石的絕大多數。它們含有未經熔融改變的球粒（Chondrules），是太陽系最早的固體物質之一，代表了太陽系形成初期的原始物質。

隕石的拋光薄片顯示出圓形的隕石球粒。

• 無球粒隕石（Achondrites）：不含球粒，經過熱和熔融作用的改變，結構類似於地球上的火山岩。著名的月球隕石和火星隕石都屬於此類。

來自Millbillillie流星雨的鈣長輝長無粒隕石

• 鐵隕石（Iron Meteorites - Siderites）

        佔所有降落隕石的約 5%。它們被認為是某些小行星的核心碎片。

• 組成：幾乎完全由鎳鐵合金組成。
• 分類：主要根據其鎳含量和內部晶體結構（例如八面體隕鐵、六面體隕鐵等）進一步細分。

在鐵鎳八面體隕鐵的魏德曼花紋。

• 石鐵隕石（Stony-Iron Meteorites - Siderolites）

        這是最稀有的隕石類型，佔比不到 1%。它們來自小行星核心與地幔的交界處。

• 橄欖隕鐵（Pallasites）：如前所述，是鐵鎳金屬基質中均勻分佈著橄欖石晶體。

橄欖隕鐵（Pallasites）是一種美麗且罕見的石鐵隕石，其獨特之處在於由鎳鐵金屬母質嵌入透明至黃綠色的橄欖石晶體構成。 這種結構呈現一種「石與鐵」的混合體，被收藏家視為珍品，並能為科學家提供關於小行星內部構造的寶貴線索。 它們通常形成於分異小行星的矽酸鹽地幔與金屬核心的介面。 

• 中鐵隕石（Mesosiderites）：由金屬和破碎的矽酸鹽（岩石）以不規則方式混合而成。

中介岩（Mesosiderites）是一類稀有的石鐵隕石，其特徵是含有約各半的矽酸鹽礦物和金屬鐵顆粒，形成於行星碎塊的強烈碰撞和熔融事件中。 它們是典型的撞擊角礫岩，由來自不同深度的岩石和金屬碎片混合而成，通常包含矽酸鹽部分（類似於球粒隕石或小行星母體）和金屬部分（來自另一個金屬豐富的天體）的碎片。

         總而言之，你對哪一類隕石的故事最感興趣呢？是來自小行星核心的鐵隕石，還是來自火星或月球的石隕石？隕石不僅是科學研究的對象，更是充滿宇宙魅力的獨特配飾材料。當您選擇隕石飾品時，鐵隕石和橄欖隕鐵因其獨特的結構和美麗的外觀，是兩個最值得關注的選擇。

This Seymchan meteorite was found in Russia. This rare meteorite slab is unique for many reasons.  First, it is transitional between octahedrite and pallasite with a core-mantle border.  It shows signs of the core as well as the iron of the meteorite. 

常見用於配飾的隕石種類

        用於珠寶飾品和配飾的隕石，通常需要具備結構穩定、易於拋光，以及擁有獨特美學特徵的條件。最受歡迎的種類包括：

• 鐵隕石（Iron Meteorites）

        鐵隕石是飾品中最常見的類型。它們由鐵和鎳合金組成，經過特殊的切割和酸蝕處理後，會展現出獨一無二的內部結構。

• 魏德曼花紋（Widmanstätten Pattern）：這是鐵隕石被切割和酸蝕後顯現出的交錯幾何線條。這種結構是在小行星核心內以極其緩慢（每百萬年降溫幾度）的速度冷卻數百萬年形成的，無法在地球上複製。
• 代表品種：

• 穆奧尼奧納盧斯塔隕石（Muonionalusta）：即「瑞典天鐵」，以其清晰精美的花紋著稱。

Muonionalusta（穆奧尼奧盧斯塔）是一種非常罕見的鐵隕石，於1906年在瑞典北極圈內被發現，是地球上已知最古老的隕石之一，推測有超過45億年的歷史。 這種隕石以其獨特的內部結構而聞名，切開後會顯現出完美的魏德曼花紋，這是鐵隕石的特徵之一，證明了其獨特的太空來源。

• 吉丙隕石（Gibeon）：品質極佳，但因產地管制，新料稀少，市場上價值較高。

Gibeon隕石(Gibeon Meteorite)於1800年代初期在納米比亞中部沙漠被發現，據說有超過40億年歷史，是當時一顆隕石墜落時散落的碎片，屬於鐵隕石，成份中有九成以上是鐵，鎳亦有超過7%，另有其他微量物質。

• 石鐵隕石（Stony-Iron Meteorites）

        這類隕石被認為是最美麗的隕石之一，是極為珍貴的飾品材料。

• 特徵：由鎳鐵基質和橄欖石（Olivine）晶體鑲嵌而成，呈現出如同蜂巢般的金屬網絡和透明或半透明的彩色寶石。

• 代表品種：橄欖石隕鐵（Pallasites），尤其是富康隕石（Fukang），常被切割成薄片，讓光線穿透橄欖石，展現其華麗的色彩。

• 衝擊石（Impactites，俗稱玻隕石）

        雖然在嚴格的科學定義上，這些是隕石撞擊地表形成的天然玻璃，但因其與宇宙的聯繫，在市場上被廣泛當作「隕石」配飾。

• 代表品種：

• 捷克隕石（Moldavite）：獨特的綠色和表面蝕刻紋理。

• 利比亞沙漠玻璃（Libyan Desert Glass）：獨特的金黃色和通透質地。

地球上有哪些區域有較多的隕石嗎？

        雖然隕石是均勻地落在地球表面的任何地方，但由於保存條件和發現機制的不同，地球上有兩個區域的隕石集中度遠高於其他地方，成為全球最重要的隕石搜尋地：

• 南極洲（Antarctica）

        南極洲是世界上發現隕石數量最多的單一地區。 這個冰封的大陸是尋找隕石的「超級工廠」，原因有二：

• 卓越的保存條件：南極極度乾燥、寒冷且缺乏生物活動的環境，能將隕石在降落後保存數十萬甚至數百萬年，防止它們生鏽或風化解體。
• 冰層的「集中機制」（Ice Flow Concentration）：

這是最關鍵的原因：

• 冰層輸送帶：隕石落在巨大的冰層上，會隨著冰層的緩慢流動向內陸移動。
• 藍冰區（Blue Ice Areas）：當冰流遇到山脈或地形障礙時，會向上推升。此時，強風和太陽輻射會導致表面的冰層直接昇華（由固體變為氣體），將數百萬年來累積的隕石「濃縮」在冰層的表面，形成高密度的隕石聚集地。

• 乾燥的熱沙漠

        廣闊且極度乾燥的沙漠，例如北非的撒哈拉沙漠和南美洲的阿塔卡馬沙漠，也是尋找隕石的理想區域。

• 高度對比與可見性：沙漠中黃色或淺色的沙地，與隕石表面特有的黑色熔殼（Fusion Crust）形成鮮明對比，使得深色的隕石在視覺上非常突出，易於被發現。
• 低度風化：與南極一樣，沙漠地區的極度乾燥環境大大減緩了隕石的氧化（生鏽）和分解速度，有助於長期保存。

        雖然每塊土地的面積單位上降落的隕石數量大致相同，但像南極洲這樣擁有冰層集中機制、極佳保存條件的區域，使其成為人類發現和回收最多隕石的地方。電影極地長征，一開始就是協助一個學者在南極找尋隕石的場景。

判斷隕石的四大關鍵特徵

        要判斷一塊普通的石頭是否是隕石，最重要的是尋找它與地球岩石不同的「四大特徵」。這些特徵是在隕石體經歷高速進入大氣層和宇宙高壓環境下留下的獨有印記。可以使用以下四個簡易測試來判斷一塊石頭是否可能是隕石：

• 熔殼（Fusion Crust）：這是最重要且最明顯的特徵。
• 形成原因： 隕石體高速進入大氣層時，外表經歷極度高溫熔化，形成一層薄薄的、黑色的玻璃狀外殼。
• 外觀特徵： 熔殼通常呈深黑色或深棕色，看起來像一層燒焦或烤焦的蛋殼，有些像指甲油一樣光滑，有些則呈現粗糙的紋理。如果石頭較新，熔殼會是完整的黑色；如果年代久遠，熔殼會因風化而變成鐵鏽紅棕色。

• 高密度與重量（High Density）：大多數隕石，尤其是鐵隕石和常見的石隕石，都含有大量的鐵和鎳，因此密度遠高於多數地球岩石。如果一塊石頭拿在手上，感覺比同等大小的地球石頭重很多（「壓手感」明顯），那麼它可能是隕石。

• 強磁性（Magnetism）：除了少數非常罕見的類型外，幾乎所有隕石都含有足夠的鎳鐵金屬，因此會被磁鐵吸引。使用一塊強力磁鐵（例如冰箱磁鐵或釹磁鐵）去吸附石頭。如果石頭能被磁鐵強力吸住，則符合隕石的特徵之一。

排除： 請注意，地球上的磁鐵礦和赤鐵礦也具有磁性，因此這項測試必須配合其他特徵。

• 氣印（Regmaglypts）：這是一種較少見，但非常具體的診斷特徵。氣印是隕石表面常見的指紋狀或拇指壓痕狀的凹陷。這是由於隕石在高速飛行時，其熔融物質被大氣壓力推動而形成的。

進階判斷判斷隕石：剖面檢查

        如果石頭通過了上述四個測試，最終的判斷需要檢查它的內部。

        球粒（Chondrules）：這是判斷最常見的球粒隕石（Chondrites）的決定性證據。

• 檢查方法： 將石頭的一小部分切開或磨平。

• 核心特徵： 在切面上，如果能看到許多微小的、不同顏色或結構的圓形顆粒鑲嵌在基質中，這些就是「球粒」。球粒是太陽系早期形成的原始物質，是判石是原始石隕石的鐵證。

常見的錯誤判斷（非隕石特徵）

        以下特徵通常表示您找到的不是隕石，而是地球岩石：

• 多孔洞或氣泡：大多數隕石在進入大氣層時是緻密的，內部幾乎沒有氣泡。

• 含有大量氣泡通常是地球上的火山岩。

• 顏色太過鮮豔隕石主要由矽酸鹽和鐵組成，通常是黑色、棕色或灰色。顏色鮮豔的岩石多數是地球礦物。

• 有層次結構隕石大多是塊狀結構，不會有像沉積岩那樣的明顯層次或紋路。

        當我們的目光投向星空，面對一片更為古老的歷史，我們認識了來自小行星核心、魏德曼花紋的瑞典天鐵；也釐清捷克隕石、利比亞沙漠玻璃和亞利桑那玻隕石這些衝擊石的真實身份是天體撞擊地球時，將地表物質瞬間熔化、再拋向太空後凝固而成的宇宙玻璃。它們見證了地球歷史上最劇烈的碰撞，將宇宙的印記深深刻入凡間。

        這些來自地球深處或遙遠星際的晶體與礦物，不僅僅是美麗的配飾或收藏品，它們是時間的見證者，是連接我們與遙遠宇宙、與地球古老歷史的獨特紐帶。每一塊石頭背後，都藏著一個橫跨數億年的故事，等待我們去發掘和珍藏喔！