1952年夏天，加拿大艾伯塔省的Abee农场，一块石头从天上掉了下来。它被捡起、编号、送进实验室，然后让研究者愣住了：里面有一种叫氮化钛的矿物，在地球表面的自然环境中几乎不会出现，却常常出现在炼钢炉的炉渣里。一块天上掉下来的石头，为什么带着工业炉渣的成分？
一句话：它是“没碰过氧气”的石头
顽火辉石球粒陨石是一种球粒陨石，它的铁几乎全部以金属状态存在，硅酸盐里的氧化铁含量极低，通常不到1%。换句话说，它形成于一个极度缺氧、化学上高度“还原”的环境。
你可以把它想成一口没有开抽油烟机、也没有氧气的厨房：普通厨房里铁锅会生锈，变成红色的氧化铁；在这口厨房里，铁一直是铁，多余的硅跑进金属里，钙不跟氧作伴，反而和硫抱在一起。它在陨石里找到的硫化钙、氮化钛、氮氧化硅，都是这口“缺氧厨房”的特产。
名字里的三样东西
- 球粒：毫米级的小球，是太阳系早期被瞬间加热又迅速冷却的熔滴，相当于太阳系最早的一批“火花”。
- 顽火辉石：一种辉石族矿物（化学式大致是MgSiO₃），在这类陨石里含铁极低，是它的招牌矿物。
- 陨石：从太空落到地面的天体碎块，是少数不用望远镜就能拿在手里的样品。
稀有，却极其“原始”
在所有被观测到坠落并回收的陨石中，顽火辉石球粒陨石只占约2%。按总铁含量，它分成EH（高铁）和EL（低铁）两组；后面跟的数字表示岩石类型，3型最原始，几乎没被母体加热改造过。
它的年龄约45.6亿年，几乎与太阳系同龄：从太阳系诞生到今天，它只比整个太阳系年轻几百万年。如果把这45.6亿年压缩成一天，人类有文字记载的历史还不到最后半秒。
为什么它让行星科学家坐不住
氧有三种稳定同位素。把地球岩石、月球样品和顽火辉石球粒陨石放进同一张“氧同位素图”，三者的落点几乎重合，这已在实验室被反复测到，属于观测证实。此外，钛、铬、钼、钌等元素的同位素也向地球“靠拢”。
由此形成一个推论：地球可能主要由这类高度还原的物质堆积而成。注意，这是模型推测：陨石记录了成分，但“地球由谁拼成”仍要靠行星形成的数值模拟去重建，目前尚无定论。
一块“干”石头里的水
听起来矛盾：最缺氧的陨石，怎么会和地球上的水扯上关系？2020年有研究团队在顽火辉石球粒陨石的矿物中测到氢，含量比预想的高，并把氢换算成水：如果地球确实主要由类似物质聚集，这些物质带来的水量可能达到现今海洋的总量级甚至更多。但这只是基于样品的估算与模型推演，属于假说，还没有定论。真正的检验，要靠更多原始样品的氢含量和同位素数据。
还没答案的问题
太阳系内为什么会出现如此还原的物质？它是在靠近太阳、碳氧比偏高的区域凝聚的，还是在别处形成后被推到现在的轨道？EH和EL是同一个母体小行星不同深度的产物，还是各有各的母体？这些问题都还在讨论中，目前尚无定论。每一块新落的顽火辉石球粒陨石，都可能改写答案。
回到那片农田
Abee农场那块石头里的氮化钛，如今有了另一个意义：它像一张收据，证明太阳系曾经存在过一个极端缺氧的角落。而同位素数据又暗示，我们脚下的地球，可能很大一部分建材来自那里。
那么，你喝下的那杯水里，是否也带着一点“没有氧气的厨房”的味道？
延伸阅读
- Harry Y. McSween 著《Meteorites and Their Parent Planets》，陨石与母体小行星的入门经典。
- BBC纪录片《宇宙的奇迹》（Wonders of the Universe），第三集涉及元素与星体的来源。
- 国际陨石学会（The Meteoritical Society）官网的陨石数据库，可查询顽火辉石球粒陨石的分类与产地记录。