随着科技发展、研究的需要和陨石收藏热潮的高涨，陨石似乎已成为珍宝的代名词。陨石的珍贵主要在于它的科学价值和样品的特殊性、稀有性。地球南极是一个得天独厚的陨石富集区。那么，怎样在南极发现陨石，又怎样研究南极陨石呢？
陨石的珍贵价值
陨石是降落在地球上的地外样品，它主要来自于小行星带。大部分陨石是球粒陨石类型，其中包括普通球粒陨石、碳质球粒陨石、顽辉石球粒陨石等。还有一些稀少的陨石类型，主要有铁陨石、石铁陨石、无球粒陨石等，珍贵的月球陨石和火星陨石就属于无球粒陨石。球粒陨石形成于太阳系早期星云中，由于太阳星云局部的高温形成了熔融球粒，因此而得名。而后面的稀少类型的陨石则是来自月球、火星或者其它小行星。
为了研究和探索太阳系，科学家们从天文观测开始，通过天体测量学、天体物理学、太阳物理学等方面对太阳系开展研究，获得了许多对太阳系的重要认识，如太阳系组成、太阳系形成和演化、行星分布、运动规律等。然而，如需要了解太阳系的起源和行星的演化历史，陨石则是一种最直接而且最有效的研究对象。通过对陨石的研究，可以知道太阳系和行星的化学成分、发生过什么样的历史事件以及它们形成的条件等等。因此，陨石是揭示太阳系起源和演化奥秘的一把钥匙。
众所周知，陨石数量非常少、非常难得。正是由于物以稀为贵，所以陨石的价格也十分高昂。在上世纪七十年代之前，世界上陨石的发现和收藏数量非常少，总共不过二三千块而已。
然而，此后在南极冰盖发现有大量陨石富集，研究人员先后在南极发现了近五万块陨石。因此，南极陨石便成为南极考察和科学研究的一个新兴领域，不仅对于太阳系研究，而且对南极研究、地球化学和天体化学研究都已产生了重大的促进作用。
南极陨石的发现
在历史上的早期南极考察中，曾经先后发现了4块陨石，即Adelie Land（澳大利亚探险队于1912年发现）、Lazarev（前苏联探险队于1961年发现）、Thiel Mountains（美国考察队于1961年发现）和Neptune Mountains（美国考察队于1964年发现）。但是，当时人们还未认识到南极是一个得天独厚的陨石富集区。
1969年，日本的科研人员在南极Yamato山脉地区发现了9块不同类型的陨石，Yoshida教授首次提出南极冰盖可能存在一定的陨石富集机制，并可能发现更多的陨石。因此，日本于1974年组织了陨石猎人队，专门从事南极陨石的搜寻工作。他们于1974年和1975年分别发现了663块和307块陨石，这充分证明了南极陨石富集机制的存在，同时也发现了第一个陨石富集区——Yamato山脉。1976年～1978年，美国与日本组成了联合考察队在南极横断山脉进行陨石考察，共收集到了485块陨石。很有意思的是，他们的联合考察并不是事先组织的，而是双方在南极McMurdo站相遇后，因为有共同的考察目的，而临时决定共同合作的。
此后，美国研究者一直持续不断地在南极搜寻陨石，而日本则持续到1990年之后，改为几年一次的断续陨石考察。1984年之后，欧洲开展了8次陨石考察。我国于1998年在格罗夫山地区先后开展了5次陨石收集考察。到了2006年，韩国也加入了陨石考察行列，先后开展了4次南极考察。
至2010年，据不完全统计，在南极收集的陨石总数为47281块。其中，拥有南极陨石最多的国家是日本、美国和中国，它们各自的陨石拥有量都超过了1万块。日本和美国的陨石数量相当，都是1万7千多块，而我国有1万1千多块。欧洲的南极陨石拥有量仅756块。韩国的陨石数量更少，仅为55块。
为什么南极会富集陨石
南极虽然在地理上位于地球的最南端，但是在理论上和实际上不存在陨石降落地区的特殊性或偏向性，而且至今也没有任何迹象证明它比别的地区降落了更多的陨石。然而，南极确实发现和收集了近五万块陨石样品，这比地球上其它地区收集到的陨石总数还要多。这是为什么呢？其实，南极富集陨石的特殊性在于它存在一个巨大的冰盖，就是它，保存了历史上降落的大量陨石。
以南极横断山脉为界，南极分为东南极半岛和西南极半岛两部分。从遥感影像上明显可以看到，整个南极大陆被洁白的冰雪覆盖。东南极大陆上冰盖平均厚度超过2300米，中心地区厚度甚至达到了4500米以上。这个冰盖的形成历史接近1千万年。陨石降落后，被冰雪覆盖，埋藏在冰层之中。由于南极非常寒冷、干燥，水大多以固体冰的形式存在，因此陨石样品在冰层之中不容易发生物理和化学风化作用，而得以很好地保存，所以我们收集到的南极陨石常常有几百万年的降落年龄。但是，南极的面积有上千万平方千米，范围如此之广，区区几万块陨石如果随机分布，在南极恶劣的环境条件下要找到它们谈何容易。然而，我们在南极陨石富集区找到陨石比想象中要容易得多。
这是因为，南极冰盖的冰川流动造成了陨石富集。在遥感影像中，我们会发现，陨石富集区几乎都是沿着东南极半岛的周边分布的，而其它地区难以找到陨石。经过分析、研究后，可以大致推断出南极陨石的富集机制：南极冰盖的重量会随着降雪逐年增加，再加上冰盖本身的自重，使得它由中心向四周流动，因地形会形成一系列辐射状的冰川。这些冰川如果没有山脉的阻挡，会流向海洋，最后以冰山的方式逐渐融化到海洋之中。但是当遇到南极的横断山脉和东南极东面的其它山系，如Yamato山脉和格罗夫山，冰川的冰流就会受阻，甚至停止。这样，冰流的冰会在南极下降风的作用下慢慢消融或蒸发，这些地区的冰每年会消融几个厘米，最快的可达几十厘米，如按地质年代的几万年或几十万年来计，冰的消融是非常大的。但是陨石不可能消融或蒸发，所以就会逐渐暴露在蓝冰（南极内陆被巨大的冰盖严密地覆盖，由于冰的密度与反射光颜色的缘故，一般称之为蓝冰。——编者注）表面，并富集起来。
我在格罗夫山地区考察时，在一个陨石最富集的蓝冰区——阵风悬崖北段前后100米左右的蓝冰区里，发现了300多块陨石，而且3年后再次考察时，在这个区域附近又发现了几百块陨石。由此可看出，这种陨石富集机制非常有效。 另外，在南极陨石富集区能够发现大量陨石还有一个重要的原因：在蓝冰上面，具有黑色熔壳的陨石非常容易识别。如果蓝冰区没有冰碛，只要在冰上发现石头，十有八九是陨石。如果视力好，在50米开外都有可能发现黄豆大小的陨石，这就好像在玻璃板上找金砂容易，而在海滩上找金砂就要大费周折了。
南极陨石的特殊性
南极陨石从陨石的本质或者陨石的个体来讲，与其它地区的陨石没有什么不同。但是对于整体而言，南极陨石还是表现出一定的特殊性。
众所周知，南极被公认为唯一洁净无污染的大陆。南极陨石是降落在至今仍未被人类活动污染的地区而保存下来的，显然是最干净的地外样品，所以它对于科学家研究地球之外的有机物质，甚至生命物质的起源具有重要的科学意义。而其它地区发现的陨石则难以开展该领域的研究。再者，由于降落后一直保持在低温、恒温和干燥的环境里，南极陨石虽然降落后在冰层中保存的时间很长，但大部分样品仍然是比较新鲜的。
另外，由于蓝冰上易于发现陨石，因此，收藏的南极陨石重量范围非常广，小的样品可以是0.01克，大的可达几十千克。这对于我们了解地外物质降落在地表的通量非常有意义。在已分类的南极陨石中，几乎出现了所有的陨石类型，而且其中还有许多未分群的陨石。非常值得一提的是，第一块月球陨石就是在南极陨石中发现的。而在南极火星陨石ALH84001中发现的疑似细菌的化石，则引发了火星上是否存在生命的争议热潮，这也是推进人类火星探测的重要因素之一。
考察南极陨石的程序
南极陨石的一般考察程序是：先根据室内研究确定考察区域，该区域一般都具有岛峰、阻挡的山脉或隐伏山系，同时发育有大量的蓝冰区。然后进行野外现场考察，先踏勘，后制定野外搜寻方案。最终逐步分区完成搜寻计划。
当科考队员们发现陨石或者怀疑是陨石的时候，那么首先要对该地点进行GPS定位，记录经纬度，数据精度可达到秒级；接下来进行野外临时顺序编号；然后进行原位拍照，此时需加上参照物作为比例尺；最后用高质量一次性聚乙烯塑料自封袋收集样品，在装样过程中要特别注意避免样品的污染；所有的工作都完成后，将样品放在样品箱或样品袋里带回营地。在经过室内研究，确认为陨石后，就可以给陨石进行正式编号了。按照国际惯例，陨石编号由地名、发现时间和顺序号组成。因此，在格罗夫山收集的陨石编号为“GRV+时间+顺序号”，例如GRV 020010，GRV为格罗夫山（Grove Mountains）的缩写，02为2002年～2003年（习惯上跨年度的野外季节统一采用前一个年号），0010为该季收集的第10块陨石。
由于装备和工作方法上的差异，不同国家考察队的野外陨石搜寻方式和陨石样品采集方式略有所不同。本文的作者有幸分别于2002年～2003年、2009年～2010年参加了我国南极考察队和美国南极考察队。
美国陨石考察队（ANSMET）的野外装备非常精良，他们在南极McMurdo站有专门的装备仓库，同时McMurdo站还可以为他们提供非常强的后勤保障体系。ANSMET的野外住宿是帐篷。他们所有的野外交通工具均为飞机，现场考察全部采用雪地摩托车，每个队员一辆，整个考察队再另配备一辆作为应急使用。ANSMET队长的摩托车还配备有卫星导航系统，它一直记录我们的考察行进路线和发现陨石的准确位置，并可以直接导入计算机。野外现场考察采用横列拉网式的搜寻方式。发现或怀疑是陨石的样品，经照相后，直接现场包装，然后冰冻收藏，最后运回美国休斯顿的NASA陨石中心。陨石保管和样品处理均由该中心负责。
中国陨石考察的野外住宿是在具有保暖设施的车厢内，考察队从考察站到野外的交通工具是雪地车，在野外现场只配备了两辆雪地摩托车。进行陨石考察，一般先乘坐雪地车或雪地摩托车对未知蓝冰区进行侦察搜寻，了解其地形和蓝冰分布特点，再做出搜寻计划和安排；然后，对于大的蓝冰区进行步行拉网式搜寻，对于小的蓝冰区则采用分区包干搜寻，同时也采用雪地摩托配合搜寻。发现或怀疑是陨石的样品，也是要首先现场拍照，然后用自封塑料袋收集陨石，最后在营地内逐个进行鉴定，确定是否为陨石以及陨石样品的大概类型，并统一编号。完成前面的所有工作后，对陨石进行登记和记录，记录内容包括：陨石编号、发现位置（经纬度）、发现者、主要鉴定特征（包括形状、大小、熔壳、颜色、内部结构、风化程度等）、初步鉴定结果和鉴定者。为了尽可能保持其原始状态，样品在运输过程一直保存在冰库中，尽可能减少样品的氧化和污染。
中国南极陨石的管理与研究
陨石来自于地球以外的太空，其成分特性与地球表面环境存在很大差异，一般陨石降落后极易产生风化和化学成分的变化，因此大多数陨石在地表不易保存。为了使这些南极陨石减轻风化和成分变化而维持其科研价值，陨石在收集过程及其后期的保管程序都要求非常严格和慎重。因此，为了长久地保存这些特殊的科研样品，建立专门的陨石样品管理体系是非常必要的。另外，建立一个网络展示平台和管理系统，让社会和学术界更多地了解和利用陨石资源，对于充分发挥这些陨石的科学价值也具有重要意义。
我国南极陨石的分类工作和样品管理，大致经历了3个阶段，即2000年以前的分散研究，2000年～2006年的小团队形成和2006年启动的南极陨石样品库和共享平台建设。我国首次收集到的4块格罗夫山陨石，由北京大学和中国科学院地质与地球物理研究所联合完成了分类工作。2000年12月，国家海洋局极地考察办公室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和南京大学等4个单位，协作完成了第2次格罗夫山考察所收集到的全部28块陨石的分类工作。2003年，在第三次格罗夫山考察后，国家海洋局极地考察办公室再次组织上述4个研究机构，对收集到的4448块陨石中的51块代表性样品开展分类工作。
2006年～2008年，在国家科技部“南北极生物和地质标本资源标准化整理与共享试点项目”的资助下，开展了系统的南极陨石分类工作，同时在中国极地研究中心还组建了南极陨石库和南极陨石网络共享平台。这一项目的主要任务有四个方面：（1）南极陨石样品分类和样品特征描述；（2）建立现代的陨石样品库；（3）完善样品管理体系和管理规定；（4）网络平台的建设。项目样品分类的工作分为三期完成：第一期任务是对2350块陨石进行分类和样品整理。2006年、2007年、2008年分别完成了600块、800块、950块陨石样品的分类和整理。
陨石分类研究在中国南极陨石专家委员会的指导下进行。2006年度第一批次的600块陨石分别由中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院广州地球化学研究所、中国科学院地球化学研究所、中国科学院国家天文台、桂林理工大学和南京大学等6个研究机构完成，各承担了其中100块陨石的分类。2007年和2008年的第二、三批次的800块和950块由上述研究单位和中国科学院紫金山天文台、北京天文馆等8家单位共同完成。
陨石样品库的建设由专家委员会进行设计，中国极地研究中心负责具体实施。陨石库由样品保藏室、样品处理实验室、陨石研究室等三部分组成。中国南极陨石专家委员会制定了陨石库和样品共享平台的管理规定，日常管理工作由中国极地研究中心负责。南极陨石样品共享平台的网址是http：//birds.chinare.org.cn/yunshiku/。这一网上平台以陨石样品信息为基础，包含有共享平台的管理规定、使用样品申请的程序、工作成果等内容。目前，我国陨石库和陨石共享网络平台已经向国内外开放。
（责任编辑：郭晓博）
