在屋顶寻找宇宙尘埃

–>

每年有成千上万吨宇宙尘埃降落到地球表面，折算到一个50平方米的屋顶，相当于每年落下6颗直径0.2毫米的微陨石或2颗直径0.3毫米的微陨石。绝大多数微陨石的直径在0.2~0.3毫米之间。

本书作者从屋顶排水沟采集颗粒样品，清洗、烘干后筛分至0.1~0.4毫米。先用双目显微镜挑选出可能的候选体，再用放大倍数更大的USB显微镜进一步检查，从众多来自地球的人造和天然颗粒中区分出来自宇宙的颗粒。

本书包括1500多张来自宇宙和地球的各种颗粒的显微照片及其介绍，可供陨石爱好者欣赏、阅读，也可供专业的陨石研究人员参考。

仰面观太虚  俯首觅星尘

——《在屋顶寻找宇宙尘埃》中文版序

郑永春

从古至今，天空中的日月星辰就吸引着人类的注意。为了探索宇宙的秘密，人类借助各种工具观测星空。迄今为止，人类已经向太阳系深空发射了200多个探测器。除了人类主动探访太空之外，也有大量外星使者来到地球：大到彗星和小行星，小到不起眼的宇宙尘埃。

2013年2月15日，一颗直径18米的小行星进入地球大气层，在俄罗斯西伯利亚的小城车里雅宾斯克上空爆炸，造成上千人受伤和建筑物损坏。如果小行星的直径更大一些，达到60米而且不在空中爆炸的话，就可以摧毁一个较大城市。如果小行星的直径达到10千米，甚至可以导致人类从地球上消失，6500万年前地球上的霸主——恐龙，极有可能就是这么灭绝的。根据对地层中的古生物化石的统计，平均每隔2600万年，地球上就会发生一次生物大灭绝，我们之所以还没有遇到这样的危机，只能说是因为人类在地球上的存在历史太短暂了。

与这些轰轰烈烈的大家伙相比，每年还有数万吨宇宙尘埃（主要是微陨石）悄无声息地降落到地球上，每天大约100吨。这些尘埃颗粒的直径小于1毫米，降落在地球的各个地方，从荒无人烟的南北极，到繁华的大都市。

在世界上，搜寻宇宙尘埃的研究已经有长达几十年的历史，但主要集中在空气洁净、人迹罕至的地区，特别是覆盖着积累了数千万年冰雪的南极地区。在为南极科学考察站提供水源的一口南极水井中，科学家就搜集到不少微陨石颗粒。那么，在人口密集地区能找到微陨石吗？在本书（中文版由山东科学技术出版社2019年1月出版）作者的研究完成之前，这一领域的专家们一直认为这是不可能的，因为无数源于地球的各种人造和天然颗粒会淹没相对来说数量很少的微陨石。

本书作者乔恩•拉森（Jon Larsen）是挪威一位著名的流行音乐家，他的乐队推动了吉普赛爵士乐在全球的复苏。同时，他从小就是一个狂热的岩石标本收藏者。2009年，他开始在人口密集地区搜集尘埃样本，试图从中找到来自太空的微陨石，但结果令人沮丧。他意识到，专门寻找微陨石是行不通的，而必须同时对数十种源于地球的人造和天然颗粒进行鉴别。2015年，他终于找到了第一颗微陨石，英国伦敦帝国理工学院的行星科学家马修•金奇（Matthew Genge）确认了这一发现。很快，他就找到了500多颗类似的微陨石。本书的主要内容就是微陨石以及各种源于地球的人造和天然颗粒的显微照片。

看到这本书的时候，书中各种微小颗粒的高清大图令我感到震撼。这些直径为零点几毫米甚至更小的颗粒，被显微镜放大到几厘米甚至十几厘米后，丰富的表面细节纷纷呈现出来，反映出它们或简单或复杂的身世。除了微陨石之外，这些微小颗粒有的来自工厂的切割机、电焊机、砂轮、模具车间，有的来自汽车的刹车片、沥青路面扬尘，有的来自厨房烟雾、打火机点火、节日的烟花，还有的来自沙尘暴、火山爆发、闪电，甚至是动植物残体、沙滩上的微生物遗骸等。

借助于扫描电子显微镜、电子探针显微分析及纳米离子探针等高精度现代分析手段，对微陨石进行矿物学和地球化学研究，可以揭示它们的形成和演化历史，为太阳系的起源和演化、行星的起源和演化甚至生命的起源研究，提供更多的实物样本。因为宇宙尘埃不仅有太阳系形成之后的颗粒，还有太阳系形成之前的颗粒，不仅有来自太阳系内的颗粒，甚至还有来自太阳系外的颗粒，所以通过研究宇宙尘埃，可以显著提升我们对太阳系乃至整个宇宙甚至生命起源的认知。见微知著，关注这些宇宙尘埃，其实也是关注人类自身的命运。

在中国，对陨石和宇宙尘埃的研究始于20世纪六七十年代，位于贵阳的中国科学院地球化学研究所天体化学研究室就有这方面的研究团队。中国首次月球探测工程的首席科学家、中国科学院院士欧阳自远与他的同事和学生们，长期在那里从事月球和陨石方面的研究。从某种意义上说，正是对各类陨石和月球岩石的研究，奠定了后来探月工程的科学基础。

十多年前，我读研究生的时候，曾在中国科学院南京地质古生物研究所做过花粉和孢子的鉴定工作。我们从不同年代的土壤中提取远古植物的花粉和孢子，识别它们来自什么植物，根据这些植物种类的组合，可以推测出当时的环境是温暖湿润，还是寒冷干燥。在我们进行花粉和孢子鉴定时，手边就有一本图鉴手册供我们对照，根据图鉴手册上的高分辨率照片，识别出花粉和孢子属于什么植物。本书就是一本微陨石与源于地球的各种人造和天然颗粒的图鉴手册，除了微陨石，看一看书中其他颗粒的样子也是很有意思的。

（郑永春，中国科学院国家天文台研究员，中国科普作家协会副理事长，科普中国形象大使，中国首位卡尔•萨根奖获得者，被青少年朋友亲切地称为“火星叔叔”）