• 2024年5月28日 05:26

阿波罗 17 号任务的宇航员 1972 年收集的岩石揭示了月球的年龄

10 月 24, 2023

1972 年,人类最后一次在月球上行走期间,美国阿波罗 17 号任务的宇航员哈里森·施密特(Harrison Schmitt)和尤金·塞尔南(Eugene Cernan),收集了大约 110.4 公斤的土壤和岩石样本,并将其带回地球作进一步研究。

半个世纪后,施密特收集的一块粗粒火成岩碎片中的锆石晶体,使科学家们对月球的形成及其确切的年龄有了更深入的了解。

根据对这些晶体的分析,科学家们周一表示,月球比之前认为的要早大约 4000 万年,形成于 44.6 亿多年前,也就是距太阳系诞生不到 1.1 亿年。

关于月球形成的主要假设是,在太阳系混乱的早期历史中,一个名为忒伊亚(Theia)的火星大小的物体撞击了原始地球。这次喷发的岩浆——熔融的岩石——进入太空,形成了一个围绕地球运行的碎片盘,最后凝聚形成月球。但月球形成的确切时间,一直难以确定。

岩浆冷却凝固后,矿物晶体得以形成。研究人员使用了一种叫做原子探针断层扫描的方法,来确定在大碰撞后形成的已知最古老的固体的年龄,这些固体就是施密特收集的一种叫做 norite 的岩石碎片内的锆石晶体。

芝加哥菲尔德博物馆高级研究主任、芝加哥大学教授、宇宙化学家 Philipp Heck 说:“ 我很高兴,这项研究是在 51 年前采集并带到地球的样本上完成的。当时,原子探针断层扫描的技术还没有发展起来,科学家们想象不到我们今天所做的分析类型。” Philipp Heck 教授是这项发表在《地球化学展望快报》上的研究的主要作者。

该研究合作者、加州大学洛杉矶分校的行星科学家 Bidong Zhang 补充说:“ 有趣的是,在地球、火星和月球上发现的所有最古老的矿物都是锆石晶体。锆石不是钻石,它可永久存在。”

这块含有锆石的岩石,是在月球宁静海(Mare Serenitatis)东南边缘的金牛座-利特罗(Taurus-Littrow)山谷收集的,并被保存在休斯顿的美国宇航局约翰逊航天中心。

Philipp Heck 教授说:“ 锆石非常坚硬,在风化过程中,能够经得住岩石的分解。”

Bidong Zhang 领导的一项 2021 年发表的研究,使用了一种称为离子微探针分析的技术,来测量晶体中铀和铅的原子数量,并根据放射性铀随时间衰变为铅的过程,来计算锆石的年龄。这个年龄的确认,需要通过另一种方法,因为如果锆石晶体结构中存在缺陷,可能会涉及铅原子。

这项新的研究,使用了原子探针断层扫描的技术,来确定是否涉及铅原子的问题,并证实了该晶体的年龄。

月球绕地球运行的平均距离约为 385000 公里,其直径约为 3475公里,比地球的直径略多四分之一。

Philipp Heck 教授说:“ 形成月球的巨大撞击,对地球来说,是一场灾难性的事件,并改变了地球的自转速度。自此以后,月球对稳定地球的自转轴和减缓地球的自转速度产生了影响。月球的形成日期很重要,因为只有在那之后,地球才成为可居住的行星。”

来源:REUTERS;编译:POLARZONE