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科学家证明,很久以前,月球从地球深处偷走了一些东西

知新了了

2022-08-12 15:27北京

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地球和月球在太阳系中是独一无二的。地球是唯一一颗只有一个月球的行星,而且月球的影响力很大。事实上,一些研究表明,没有月球,地球上的生命可能不会出现。

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再加上,与我们所见过的任何其他“行星-月球”系统不同的大小比例(月球的大小是地球的四分之一多一点),科学家自然对月球的起源很感兴趣。

许多,比如围绕火星运行的一块土豆形状的岩石,都是被捕获的小行星。

然而,科学家们认为,月球的起源故事是关于火与怒的故事:大约在45亿年前,一颗名叫“忒伊亚(Theia)”的火星大小的行星,与一个仍然温暖、刚刚形成的地球发生了大规模碰撞,形成了巨大的碎片喷流。理论上说,这些碎片结合在一起形成了我们的卫星。

现在,我们有了“暴力分娩”的新证据。

从南极洲回收的月球陨石中捕获的稀有气体氦和氖的同位素,与在太阳风中发现的同位素相匹配,但它们从未暴露在太阳风中。再加上标志性的氩同位素浓度,表明这些气体是很久以前从地球继承来的,当时这两个天体还是一个整体。

宇宙化学家帕特里齐亚·威尔(Patrizia Will)说:“首次在来自月球的玄武岩材料中发现太阳气体,这些材料与月球表面没有任何接触,这是一个如此令人兴奋的结果。”

要想直接研究月球的组成,是一件复杂的事情。人类从1972年起就没去过那里了,收集到的样本很少。然而,月球偶尔也会以陨石的形式靠近我们,当有大的物体撞击月球表面时,这些陨石会被抛向我们的方向。

一些月球陨石,已经被发现了。据我们所知,在世界各地发现了数百块。

宇宙化学家帕特里齐亚·威尔和同事们的研究对象只是从南极洲找到的六个碎片。这些碎片都是同一个原始流星体的一部分,由一种非常特殊的岩石组成:未角砾岩(也就是说,不是像许多陨石那样由多种岩石类型组成的“水果蛋糕”),来自月球火山平原的玄武岩。

这种岩石是由月球内部的岩浆向上渗出并迅速冷却后形成的,被更多的玄武岩层覆盖,因此不受周围环境的影响,包括宇宙射线和太阳风。当玄武岩冷却时,火山玻璃颗粒形成并结晶,并留在月球表面下。

岩石就在那里,直到一次巨大的撞击将月球上的岩石送到地球。这样的撞击应该是相当大的,在月球表面凿出很深的沟壑,到达了那些千万年都没有暴露在外的岩石。

为了找到它们的秘密,研究团队在苏黎世联邦理工学院诺贝尔气体实验室使用稀有气体质谱仪研究了月球陨石。研究人员说,这种仪器是世界上最强大的仪器之一,也是唯一一台能够探测到它们的仪器。

研究小组发现,玄武岩中的亚毫米玻璃颗粒保留了氦和氖的同位素特征,就像微小的时间胶囊。这些特征与太阳风相同,但探测到的丰度比预期的要高得多。

因为玄武岩没有暴露在太阳风中,所以气体一定来自其他地方。

研究小组发现,氖的同位素比例与地球地幔柱中的氖同位素比例非常相似,地幔柱是地球内部深处的热熔液的深上涌,这些物质的样本储存在地球深处,自45亿年前地球形成以来,可能没有受到干扰。研究人员总结说,这种相似性表明这些气体来自地球。

这一发现,可能会重新激发人们对陨石中稀有气体研究的兴趣,并让人们更近距离地观察其他月球岩石中可能隐藏的东西,比如氢和卤素,这些以前无法探测但现在触手可及的东西。

苏黎世联邦理工学院的地球化学家亨纳·布斯曼(Henner Busemann)说:“虽然这些气体对生命来说不是必需的,但了解这些稀有气体是如何在月球残酷而猛烈的形成过程中幸存下来的,这将是一件有趣的事情。”

“这些知识可能有助于地球化学和地球物理学的科学家创建新的模型,更普遍地展示这些最易挥发的元素是如何在我们的太阳系内外的行星形成过程中幸存下来的。”

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