与地球相撞的流星有一些特别之处

科学家对早期太阳系的大部分了解都来自陨石——陨石是穿越太空并在地球大气层中炽热坠落后幸存下来的古老岩石。

在陨石中，有一种类型——称为碳质球粒陨石– 以最原始的方式脱颖而出，并提供了对太阳系的起步阶段.

碳质球粒陨石富含水、碳和有机化合物。它们是“水合的”，这意味着它们含有与岩石中矿物质结合的水。水的成分是锁定在晶体结构中.许多研究人员认为，这些古老的岩石在向早期地球输送水.

在撞击地球之前，穿越太空的岩石通常被称为小行星、流星体或彗星，具体取决于它们的大小和成分。如果这些物体中的一块一直到达地球，它就会成为“陨石”。

通过用望远镜观察小行星，科学家们知道大多数小行星具有富含水的碳质成分.模型预测大多数陨石（超过一半）也应该是碳质的。但在地球上发现的所有陨石中，只有不到 4% 是碳质的。那么为什么会出现这样的不匹配呢？

在发表在该杂志上的一项研究中自然天文学续 April 14， 2025，我和我的行星科学家同事试图回答一个古老的问题：所有的碳质球粒陨石都在哪里？

样本返回任务

科学家们对研究这些古老岩石的渴望推动了最近的样本返回太空任务。NASA 的 OSIRIS-REx和JAXA 的 Hayabusa2 任务改变了研究人员对原始、富含碳的小行星的了解。

发现的位于地面上的陨石暴露在雨、雪和植物中，这会显着改变它们并使分析更加困难。因此，OSIRIS-REx 任务冒险前往小行星 Bennu检索未更改的样本。检索此样本使科学家能够检查小行星的成分详细地。

同样，Hayabusa2 的小行星 Ryugu提供了另一种同样富含水的小行星.

这些任务一起让像我这样的行星科学家研究来自小行星的原始、脆弱的碳质物质。这些小行星是了解我们太阳系的组成部分和生命起源的直接窗口。

碳质球粒陨石之谜

长期以来，科学家们认为地球的大气层过滤掉了碳质碎片。

当一个物体撞击地球大气层时，它必须在巨大的压力和高温下生存。碳质球粒陨石往往比其他陨石更弱、更易碎，因此这些天体的机会不大。

陨石通常在两颗小行星相撞时开始它们的旅程。这些碰撞会产生一堆厘米到米大小的岩石碎片。这些宇宙碎屑在太阳系中划过，最终会落到地球上。当它们小于一米时，科学家称它们为流星体。

流星体太小了，研究人员无法用望远镜看到，除非它们即将撞击地球，天文学家很幸运。

但是，科学家们可以通过另一种方式研究这个群体，进而了解为什么陨石具有如此不同的成分。

流星和火球观测网络

我们的研究团队使用地球大气层作为我们的探测器。

大多数到达地球的流星体都是沙子大小的微小粒子，但偶尔也会直径达几米的物体被击中.研究人员估计约 5,000 公吨的微陨石每年登陆地球。而且，每年有 4,000 到 10,000 颗大型陨石——高尔夫球大小或更大——地球上的土地.那是每天超过 20 次.

今天，数码相机使夜空的全天候观测既实用又经济。低成本、高灵敏度的传感器和自动检测软件使研究人员能够监测夜空的大部分区域是否有明亮的闪光，这是流星体撞击大气层的信号。

研究团队可以使用自动分析技术（或非常敬业的博士生）筛选这些实时观察结果，以找到宝贵的信息。

我们的团队管理着两个全球系统：FRIPON 餐厅，一个由法国主导的网络，在 15 个国家/地区设有电台;和全球火球天文台，由背后的团队发起的合作沙漠火球网络在澳大利亚。

我和我的同事们与其他开放获取的数据集一起，使用了分布在 39 个国家/地区的 19 个观测网络观察到的近 8,000 次撞击轨迹。

通过将地球大气中记录的所有流星体撞击与以陨石形式成功到达表面的撞击进行比较，我们可以确定哪些小行星产生的碎片足够坚固，可以在旅途中幸存下来。

或者，反过来说，我们也可以确定哪些小行星产生的弱物质在地球上不像陨石那样经常出现。

太阳把岩石烤得太多了

竟然我们发现许多小行星碎片甚至没有到达地球。当碎片仍在太空中时，某些东西开始移除弱物质。这种碳质材料不是很耐用，当其轨道靠近太阳时，它可能会因热应激而分解。

当碳质球粒陨石的轨道靠近，然后远离太阳时，温度会发生变化在其材料中形成裂缝.这个过程有效地从地球附近的物体群中破碎和去除脆弱的水合巨石。这种热裂解后留下的任何东西都必须在大气中存活。

剩下的物体中只有 30%-50% 在大气层中幸存下来并成为陨石。轨道使它们更靠近太阳的碎片往往更耐用，使它们更有可能在穿过地球大气层的艰难通道中幸存下来。我们称之为生存偏差。

几十年来，科学家们一直假设，仅靠地球大气层就可以解释碳质陨石的稀缺性，但我们的研究表明，大部分的移除都发生在太空中。

展望未来，新的科学进展可以帮助证实这些发现并更好地识别流星体的成分。科学家需要做得更好使用望远镜在物体撞击地球之前对其进行检测。更详细的建模这些物体如何在大气中分解还可以帮助研究人员研究它们。

最后，未来的研究可以提出更好的方法来识别这些火球是由什么制成的，使用流星的颜色.

帕特里克·舒伯， 行星科学博士后，美国国家航空航天局 （NASA

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