112學測自然 第3題 詳解

答案(C) 經過化學分析，隕石中的元素同位素比例符合火星的元素比例看逐步解析 ↓

逐步解析

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   憑什麼認出老家

   隕石落到地面之前，先在太空中飛行了數百萬年，穿過大氣層時表面又被高溫燒蝕改造一次。因此判斷一顆隕石來自哪個天體，不能看它「長得像不像」，只能看那些封存在石頭內部、旅途中不會被改變的成分特徵，也就是化學組成與同位素比例。順帶一提，南極大陸之所以成為隕石獵場，是因為白色冰原上的深色石頭極為顯眼，而且冰流會把隕石搬運、堆積在特定的裸冰區，並不代表那裡的隕石比較特別。
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   同位素就是指紋

   太陽系裡的各個天體，在形成與後續分化的過程中走過不同的歷程，因此每顆行星的岩石都帶有屬於自己的一組穩定同位素比值。以氧為例，${}^{17}\mathrm{O}/{}^{16}\mathrm{O}$ 與 ${}^{18}\mathrm{O}/{}^{16}\mathrm{O}$ 的搭配關係，地球、月球、火星各自落在不同的一條線上，彼此不會混淆。更關鍵的是，這類隕石的礦物裡封存著微小氣泡，其中氣體的成分比例與探測器在火星表面實測到的火星大氣幾乎一致。兩項互相獨立的證據同時指向同一顆行星，來源就能確認。
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   火星岩石怎麼來

   火星岩石抵達地球的機制，是大型小天體高速撞擊火星表面，把地表岩石以超過火星脫離速度的速率濺射進太空；這些碎塊繞著太陽運行很長一段時間後，才有少數被地球捕獲而落下。也就是說，地球上出現火星岩石，既不需要兩顆行星相撞，也不需要人類飛過去把它撿回來。
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   逐一刪掉誘答

   (A) 人類至今只把無人探測器與探測車送上火星，並沒有載人登陸，更沒有採樣返回。(B) 太陽系早期火星與地球相撞並無任何證據，兩者的軌道位置也不支持這種情節。(D) 這是最多人被拉走的一項：火星表面偏紅確實來自氧化鐵，但地球上含氧化鐵而呈紅褐色的岩石與土壤到處都是，這個特徵完全無法把火星和其他來源區分開來。(E) 任何隕石高速穿過大氣層時，表面都會熔融並冷卻成黑色熔殼，這是所有隕石的共同外觀，同樣沒有鑑別力。能夠專屬地指認來源的，只剩下化學與同位素分析。答案選 (C)。

關鍵觀念：#隕石 #同位素 #行星起源

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