在人類第一次登月的50年后,德國科隆大學(xué)的科學(xué)家們用在不同的阿波羅任務(wù)中獲取的樣本結(jié)合地球化學(xué)信息確定了月球的年齡。
圖解:月球是由地球與火星大小的行星體之間的古老碰撞殘余形成的。圖片來源:NASA
由德國科隆大學(xué)地質(zhì)礦物學(xué)研究所的地球科學(xué)家?guī)ь^發(fā)布的一項(xiàng)研究將月球的年齡限制在大概太陽系形成后的5000萬年。在45.6億年前太陽系形成以后,大約在45.1億年前,月球形成了。
這個研究也因此認(rèn)定了月球的年齡明顯比以往人們認(rèn)為的要大,早期的研究估計月球大概在太陽系形成的1億5千萬年后形成。為了得到這些結(jié)果,科學(xué)家們分析了一組在阿波羅任務(wù)中收集到的不同范圍的樣本。這個名叫'從鉿鎢系統(tǒng)學(xué)中推斷的早期月亮形成’被發(fā)表在《自然-地球科學(xué)》上。
在1969年7月21日,人類在另一個星球上邁出了第一步。在月球表面上的幾個小時內(nèi),阿波羅11的宇航員們收集了21.55千克(47.5磅)的樣本,并將其帶回了地球。大約50年后,這些樣本仍然在讓我們清楚早期的太陽系的關(guān)鍵活動,以及地月系統(tǒng)的歷史。確定月球的年齡對于理解月球是何時又是如何形成,以及如何在早期的太陽系中進(jìn)化也非常重要。
這項(xiàng)研究聚焦在不同的阿波羅任務(wù)中收集到的不同類型的月球的樣本的化學(xué)上的明顯特征。來自科隆大學(xué)的,與其同事費(fèi)利佩·萊茲克教授一起在實(shí)驗(yàn)室研究發(fā)生在月球內(nèi)部的進(jìn)程的保羅·佛西卡教授說:“通過比較在不同時期形成的巖石中的不同元素的相對含量,我們有可能了解到每個樣本是如何與月球內(nèi)部和巖漿海的凝固相關(guān)聯(lián)?!?/span>
圖解:阿波羅12054號樣本是在阿波羅12號期間采集的鈦鐵礦玄武巖。像12054這樣的樣本可以讓我們用它們講述的故事來重建月球的歷史。圖片來源:Maxwell Thiemens 2019
月球可能是在一次一顆大小與火星相當(dāng)?shù)男行桥c早期地球產(chǎn)生的巨大碰撞中形成的。隨著時間的流逝,月球從被炸進(jìn)地球軌道的物質(zhì)云中逐漸形成。新生的月球被一片巖漿形成的海所覆蓋,而當(dāng)巖漿冷卻時,它將形成各種不同類型的巖石。前任科隆大學(xué)研究人員以及這項(xiàng)研究的主要發(fā)起人麥克斯韋·蒂門斯教授說:“這些巖石記錄了關(guān)于月球形成的信息,并仍然能夠在如今的月球表面被發(fā)現(xiàn)?!边@項(xiàng)研究的合著者彼得·施普龍教授補(bǔ)充道:“這樣的觀察在地球上再無可能,因?yàn)槲覀兊男乔螂S著時間流逝存在著地質(zhì)活動。因而月球提供了一個獨(dú)一無二的機(jī)會讓我們研究星球演變?!?/span>
科隆科學(xué)家們將稀有金屬鉿,鈾以及鎢之間的關(guān)系充當(dāng)探頭去弄明白用于產(chǎn)生月球陰暗部分的玄武巖即月球表面陰暗區(qū)域的熔融物的數(shù)量。歸功于一個史無前例的測量精度,這項(xiàng)研究能在不同的巖層中識別出明顯的流向,如今也允許我們對這些重要的稀有金屬元素的行為有更好的了解。
研究月球上的鉿和鎢尤顯重要,因?yàn)樗麄儤?gòu)成了一個關(guān)于同位素鉿-182衰變?yōu)殒u-182的放射性的時刻。這個放射性衰變僅僅持續(xù)在太陽系初始的7000萬年。
通過將在阿波羅樣品中被測量的鉿和鎢的信息與從實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中獲得的信息聯(lián)系起來,這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)月球早在太陽系形成的5000萬年后就已經(jīng)開始固化。來自新南威爾大學(xué)地質(zhì)礦物學(xué)研究所,同時也是這項(xiàng)研究的資深參與者的卡斯滕·穆恩克教授補(bǔ)充道:“這個年齡信息意味著一定有劇烈的撞擊在此之前產(chǎn)生,這回答了一個關(guān)于月球是何時形成的爭論激烈的問題?!?/span>
麥克斯韋·蒂門斯總結(jié)道:“人類50年前在另一個世界的第一次踏足收獲了讓我們弄清楚月球的節(jié)奏和演變的樣本。因?yàn)樵虑虻男纬墒堑厍蛐纬珊蟮闹饕行鞘录?,所以月球的年齡也規(guī)定了地球的最小年齡?!?/span>
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
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1.WJ百科全書
2.天文學(xué)名詞
3.原文來自:https://www.spaceanswers.com/solar-system/is-the-moon-older-than-we-thought/
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