我在南极的寻猎陨石之旅

缪秉魁

队员们深夜在蓝冰凹地中找陨石。南极极昼时期，深夜的天空像是黄昏时分。

南极是地球上最神奇的大陆，整个1300多万平方千米的大陆完全被冰层覆盖，这里也是世界上陨石最富集的地区。中国拥有的南极陨石数量居世界前列，是仅次于日本、美国的世界陨石大国。众所周知，陨石非常罕见，隔几年才会有陨石降落的报道。那么，南极为什么会出现那么多陨石？难道是因为地球磁场作用，陨石在降落时被吸引到南极了吗？

南极陨石的由来

早在18世纪，为了寻找地球南方大陆，英国航海家詹姆斯·库克就开始了南极探险。1839年法国探险家迪蒙·迪尔威尔首次踏上了南极大陆。直到1900年，英国极地探险家罗伯特·福尔肯·斯科特才真正开始了南极考察。在早期半个世纪的南极考察中，共有4次发现了陨石，其中有一块发现于蓝冰上，这些陨石都被认为是直接降落下来后被人们发现的。

考察队员在挖雪找陨石。

蓝冰上的陨石，陨石下方有一条白色的雪尾巴。大的蓝冰型陨石常有雪尾巴，它能指示风向，因为它在陨石的背风面。

1969年，日本南极科考队在东南极冰盖Yamato地区的一片蓝冰上发现了9块陨石，当时他们认为这些陨石来自于一场陨石雨，但是后来分析表明，这些陨石属于不同的陨石类型，毫无疑问，不是陨石雨。会不会9次陨石降落发生在同一地点呢？根据历史上陨石降落分布的规律，这种可能性微乎其微。是冰川流动把不同时间、降落在不同地方的陨石“搬运”到这里。于是，南极冰盖富集陨石的规律被发现了。

这个规律为后来在南极发现大量陨石提供了理论依据。事实证明，南极是陨石宝库，这9块陨石的发现揭开了南极陨石考察的序幕，为提高南极考察的科学价值发挥了重要作用。这位发现者是日本的地质学家吉田（M. Yoshida）先生，他先后参加南极考察20多次，也曾多次面临坠落冰崖的危险。据他描述，“南极蓝冰表面上非常干净，很少看到石头这类东西。当时，我们在進行地形测绘工作，发现了一些黑乎乎的石头，我是研究地质的，对岩石样品非常感兴趣，但不认识这些石头，所以就猜测会不会是天外来客——陨石。” 考察结束后，一共发现的9块样品经实验室分析，被证明是陨石。此后，日本南极科考队开启了陨石搜寻活动，经过半个世纪的陨石考察，日本现已发现近2万块南极陨石，成为第一个南极陨石大国。

另一个南极陨石大国是美国。美国南极陨石的搜寻离不开地质学家威廉·卡西迪（William A. Cassidy）。卡西迪的科学敏锐性非常强，在一次国际会议上，当他听到关于日本发现9块南极陨石的报告时，就意识到南极将是一个陨石宝库，他立马下定决心，一边听报告，一边构思组队去南极找陨石。虽然在申报南极陨石项目过程中遭到不少科学家的反对，但后来日本新发现数百块陨石的事实和他的极力坚持，使得1971年他最终得到了美国自然科学基金的支持并开始组队，开启了美国南极陨石项目（ANSMET）。他们每年不间断地进行陨石考察，至今收集了2万多块陨石。因此，美国和日本成为拥有南极陨石最多的国家。受美国南极考察队的邀请，笔者曾于2009、2010年参加过ANSMET项目，前往横断南极山脉米勒山区收集陨石，并发现了2块月球陨石。

受日本和美国的影响，上世纪80年代，以意大利为首的欧洲联队也开展了南极陨石考察，但是找到的陨石不到800块。韩国也组队去南极搜寻陨石，但仅获得200块左右。而我国，在南极的格罗夫山地区共收集了12665块陨石。

根据国际陨石数据检索，目前南极陨石数量已经超过了5万块，南极已经成为名副其实的陨石宝藏。

我国发现首个南极陨石富集区：格罗夫山

在南极考察方面，我国起步比较晚，1984年才派遣第一支南极科考队，但是发展速度快。在短短30多年时间里取得了辉煌成就，成为南极考察大国，包括建立了长城站、中山站、昆仑站、泰山站、罗斯海新站等5个考察站，首次考察南极最高点冰穹A（Dome A），收集了上万块陨石样品，开展普利兹湾冰架和中山站—冰穹A之间的断面考察，建立格罗夫山自然保护区，等等。

1989年，我国在东南极边缘拉斯曼丘陵建立了中山站，为开展南极内陆考察提供后勤保障基地;1997年，第13次南极考察队从中山站出发向南极内陆挺进了300千米;1998年，第15次南极考察队开展了格罗夫山考察，并首次发现4块南极陨石，从此揭开了我国南极陨石考察的序幕。此后，我国南极考察队开展了6次格罗夫山考察，共收集陨石12665块，发现并确认首个南极陨石富集区：格罗夫山，使我国成为拥有南极陨石最多的国家之一，仅次于日本和美国。

格罗夫山位于东南极伊丽莎白公主地，经纬度是南纬72°20′-73°10′，东经73°50′-75°40′，北距中山站约500千米，属于东南极冰盖内陆的冰原岛峰群。该地区面积3200平方千米，其中蓝冰区占500平方千米，区内出露64座冰原岛峰。该地区平均海拔2000米左右，盛行北东向或东向的下降风。冰川越过阵风悬崖后在岛峰间受到堵塞，蓝冰形成强烈消融，陨石产生搁浅，形成了陨石富集区。

第19次南极考察队格罗夫山分队返回中山站时合影。

表面像水波浪一样的蓝冰区。

蓝冰上的一个凹坑中，发现了多颗陨石。

虽说在蓝冰上很容易识别陨石，但是寻找和发现陨石的过程是非常曲折和艰难的。这是因为陨石的分布不均匀，而且受冰流运动的影响严重。1998和1999年，首次在格罗夫山发现的4块陨石是考察中偶然遇到的，它们属于不同类型。1999和2000年，第2次格罗夫山考察时，考察队开展专门寻找陨石的“风暴行动”，经过2个星期的努力，发现了28块陨石，其中一块是火星陨石“GRV99027”。虽然这次发现的陨石数量不是特别多，但是给我们一个重要信息，格罗夫山可能富集陨石。为此，2002年我国南极陨石专家委员会经研究讨论后指出，格罗夫山应该是一个陨石富集区，有望找到和发现更多的陨石样品。在陨石专家委员会的建议下，2002年第19次南极考察队再次考察格罗夫山，陨石收集是这次考察的核心任务。笔者负责这次考察的陨石考察任务。

我们这个小分队搭乘澳大利亚极地考察船“极光”号于2002年12月4日到达中山站。我们经过紧张的物资和装备的准备，于12月15日乘3辆大型雪地车前往格罗夫山地区。我们的装备条件还是不错的：有3辆雪地车，生活仓、乘员仓和发电仓各1辆，2辆雪橇运载油料，还有雪地摩托。雪地车为德国造的“PB240”，性能不错，就是速度太慢;生活仓可以做饭，可住2人;乘员仓可住8人。经过1个星期的艰苦旅行，12月23日到达目的地。

神奇的格罗夫山是世界上陨石最富集的地方。

在南极确定、判断陨石要比在其它大陆容易得多。这是因为在南极冰盖上很少有山體和岩石出露，人类活动也非常少，所以，如在南极内陆的蓝冰面上发现石块的话，一般都是陨石，但如果是在南极大陆边缘发现的话，那就不一定了。比如，我国第18次南极科考队中山站的一位越冬队员曾在海冰上发现一块表面光滑的黑色浑圆状物体，多位队员观察后怀疑是陨石，就带回去了，但第2天闻到臭气，才知道原来是一块冻结的海豹屎。根据我们在南极格罗夫山地区找陨石的经验，如果在远离山体或岩石的蓝冰上发现石块，那肯定是陨石，而且基本上都有黑色熔壳。

这次陨石考察，野外搜寻陨石的时间只有34天，考察非常成功，但是过程也很曲折。在开始的半个月，我们每天只能发现2—5块陨石，半个月一共找到41块。根据日本和美国科考队找陨石的情况，一季考察获得的陨石数量最多超过4000块，平均每天应该超过100块。因此，笔者意识到我们的陨石考察一定存在技术问题：一方面，我们可能没有掌握陨石的野外特征，在考察时，有些陨石样品被错过了;另一方面，我们没有找到真正的陨石“窝”。这个阶段，我们的压力非常大。为了解决问题，考察队开展了大量的踏勘工作，有时甚至冒着生命危险进行野外调查，有一次笔者还掉进了冰缝中，差点为陨石牺牲在南极。

随后，两个重要发现使我们的陨石考察工作取得了重要突破。当时，我们发现了一类无熔壳的陨石，这类陨石一般都富集在冰碛碎石带中，它们因为冰川搬运与其它碎石碰撞熔壳产生脱落，因此，我们称其为“冰碛型”陨石。这类陨石主要发现于阵风悬崖中段的碎石带，共收集了2684块。2003年1月16日—22日，根据冰流运动规律分析，我们发现了真正的陨石“窝”，在阵风悬崖北段收集到1723块陨石，发现了最富集陨石的区域。这次考察共收集4448块陨石，陨石考察取得了重大突破，这主要归功于发现了缺乏熔壳的“冰碛型”陨石和发现了陨石分布规律。

2005年，第22次南极考察队对格罗夫山开展了第4次考察，这次考察中的陨石搜寻工作主要在阵风悬崖中段和北段进行，共收集了5354块陨石。2009年和2013年，第26次南极考察队和第30次南极考察队分别发现了1618块和587块陨石。我国经过7次对格罗夫山的考察，共获得12665块陨石样品，终于成为南极陨石大国。

2000年第16次南极考察队归国后，中国极地研究中心安排专人负责保管陨石样品，当时由中国南极陨石专家委员会组织中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院地球化学研究所、中国科学院国家天文台等单位联合开展陨石分类工作。2003年后，因收集数量庞大的巨大陨石样品，中国极地研究中心建立了南极陨石库，并在中国南极陨石专家委员会的指导下，制定了南极陨石库的相关管理制度和陨石样品分配的方法。2006—2008年，在国家自然科技资源共享平台建设项目的支持下，极地中心开展了极地标本南极陨石库及其共享平台的建设，并向国内外科研单位和国内社会科普宣传提供样品。

南极的陨石为什么比其它大陆多？

为什么在南极会发现如此多的陨石呢？会不会是受磁极的影响，陨石在降落过程中被吸引到南极呢？

天文观察表明，流星飞行速度非常快，达到16—60千米/秒，流星在穿过大气层时地球磁场对它几乎没有影响。所以，南极与其它大陆的陨石降落概率应该是一样的。其实，南极大陆陨石的出现与冰盖流动过程有关，这使冰层中分散的陨石在某些地区集中暴露出来。

一方面，南极冰盖保存了数量庞大的陨石。据推算，地球上每1万平方千米每年约有10块陨石（>20克）降落。南极以外的其它大陆潮湿且温差大，陨石非常容易风化破碎，保存时间很短，这些大陆自然很难把陨石保留下来。而南极寒冷干燥，陨石可以保存很长时间，最古老的南极陨石已保存几百万年，比如居地年龄（陨石降落时间）可达280多万年。整个南极大陆上覆盖了一个巨大的冰盖，冰盖平均厚度约2500米。据估计，南极冰盖形成历史达1000多万年。在这漫长的历史中，陨石不断降落并保存在南极冰层中，因此，南极冰盖可以说是陨石的天然宝库。

另一方面，南极冰盖运动使陨石富集。尽管南极冰盖中有大量陨石，但是冰盖表面出露陨石的可能性非常小，这是因为冰盖中陨石的分布非常分散，陨石的数量相对于南极冰，可以说是沧海一粟。巨大的冰盖，因地形变化和持续不断的积雪，形成10多个冰川流域，它们从中心向四面流动。大部分冰川带着陨石漂向海洋，但部分冰川受外围山脉或冰下山系的阻挡上升，在局部地区冰雪强烈消融或蒸发，然而陨石不能蒸发，被逐渐暴露并堆积下来，经过漫长的地质时间，这些地区陨石产生了富集，这就是南极陨石产生富集的机制。1976年，美国的卡西迪先生曾乘直升机到横贯南极山脉考察，从直升机上看到下面蓝冰之上有一片黑色石头，他让直升机降落下去察看，这些石头居然全部是陨石。在这种蓝冰消融地区，由于强烈的下降风，难以积雪，会出现大片的蓝冰。正是这种陨石富集的机制，才让我们可能在南极的这些蓝冰区发现大量的陨石。

上图：南极陨石富集机制图。上百万年降落在冰盖中的陨石随着南极冰川而流动，在冰流受阻的消融区产生富集。下图：巨石后面的冰沟是寻找陨石的好地方，这就是我们常称的“陨石窝”。

寻找南极陨石的技巧

在南极冰川上找陨石，不但非常辛苦，而且经常要冒很多危险。但在野外，我们考察队员找陨石却是兴趣盎然，甚至深更半夜还乐此不疲地在冰沟中、巨石下寻宝呢。下面，根据陨石所在的不同位置，介绍一下我们找陨石的经验。

首先，在蓝冰区。按说，蓝冰上的陨石就像是玻璃上的金子，非常好找，在远离岛峰的蓝冰上一见石头，大多是陨石。但是，蓝冰区由于强烈的蒸发作用，表面形成了一个个凹坑，看起来就像海面上的波纹，在这种蓝冰上行走非常困难和辛苦。陨石几乎都呆在凹坑的窝窝中，小陨石在远处根本看不到，只有走得很近才能发现。大的陨石，虽然很远就能看见，但很难判断。有一天，我们队员发现蓝冰远处一个黑点，以为是一个大陨石，马上朝它走去，可走了一个多小时，那个“陨石”还是很远，感觉还是那么大。回营地后，他跟我们说他发现了一个大陨石，但实在太远，让我们明天派车去找。我们一听哄然大笑，因为我们也有类似的经历，这原来是远处的岛峰尖顶受蓝冰表面漫反射光的干扰，看上去就像一块黑黑的陨石，其实它离我们有一二十千米远。在蓝冰上找陨石，关键是要判断出远处看到的石头是否是陨石。我们的诀窍是看远处石头的颜色，深黑色一般不是陨石，而在阳光下微微发棕色调的常常是陨石。

其次，在冰碛碎石带。冰碛碎石带是因为冰川搬运堆积形成的，其中常常混有陨石。这里的陨石非常不好找，因为它们混杂在碎石中，另外这里的陨石一般个头比较小，而且常常因碰撞摩擦熔壳产生脱落，不易区分。我们在碎石带中找隕石的诀窍是：一要趴腰。如果直着腰，下面的小陨石就很难看到。二要慢。如果走快了，什么也找不着。三要翻石头。一些大石头，要把它们翻过来，小陨石常在石头底下。四要挖雪。南极内陆的积雪都是风吹过来的，我们称其为“地吹雪”，因石块之间容易阻挡“地吹雪”，这些地方经常被雪覆盖，所以挖雪也是找陨石的好办法。

另外，陡崖后的冰沟、巨石后的凹坑也可能有陨石。南极的风非常大，100克大小的石头可以被刮跑。一些小陨石遇到冰沟或坑，就掉进去了。因此，在冰沟中常常可以发现许多陨石。

碎石带的迎风坡和坡前蓝冰凹地也是寻找陨石的好地方。陨石常常被风刮着跑，遇到蓝冰凹地，风速下降，相对大的陨石就停下来了，而相对小的陨石一般就在碎石带“安家”了。