月球起源大撞击假说的提出
阿波罗计划带回的382公斤的月球样品有很多种,比如斜长岩、玄武岩、橄榄岩等等。这说明,月球是高度演化的,并不是一个混沌的大球。月球起源的关键证据来自于对月球样品化学组成的研究,尤其是氧同位素。对阿波罗样品的研究表明,地球和月球的岩石具有高度相似的氧同位素组成,这说明它们来自于同一个母体。但地月之间又有不同之处,比如月球的铁含量明显偏低,易挥发组分偏低,而难熔元素又明显偏高。 这些证据促使美国地质学家哈特曼和戴维斯在1975年正式提出大撞击理论。他们认为在地球形成后不久,一个火星大小(直径约1200公里)的小型星体快速与地球相撞,并抛射出约两个月球质量的物质,一部分落回地球,一部分则在地球外凝结,形成了月球。
揭开月亮芳龄的奥秘
阿波罗11、12、14号降落在月海之中,采回来的大都是玄武岩,年龄一般为30亿-40亿年。最老的玄武岩来自于阿波罗13号,为43亿年。这说明在30亿年前左右,月球的火山活动基本停止了,月表趋于沉寂。
2017年,一项新研究测定了阿波罗14号返回的几块月海玄武岩中锆石的同位素组成。锆石是一种非常稳定的矿物,可以长久地保存形成之初时的信息。科学家发现,根据锆石中放射性同位素的衰变规律,推断月球至少在45.1亿年前的时候就已经形成了。我们目前发现的太阳系最古老的岩石是一块未分异的球粒陨石,年龄为45.67亿年。如果我们把这个时间作为太阳系形成的时刻,那么月亮至少在太阳系形成约5000万年后就已经存在了。
借助月岩研究地球早期环境
从月球的岩石分析中,我们知道地球至少在45亿年以前就已经形成了,而且完成了地核和地幔的分化。并且大撞击事件形成了月球的岩浆海,那么地球上也应该有岩浆海,只不过地球岩浆海的证据被地球上的地质活动抹掉了。
更巧合的是,在今年1月份发表的一项研究中,瑞典、澳大利亚和美国的科学家发现,在一块阿波罗14号带回的样品中(编号14321),包含了一块白色的岩块,只有三四厘米,包含了钾长石、石英和锆石。对这块特殊岩块的研究发现,如果它在月球形成,深度就应该在月表170公里之下。而与它相连的14321号样品其他部分形成深度不到70公里,这是矛盾的。另外,这个小岩块形成的温度较低,需要比较氧化的环境,这些都与14321号样品其他部分形成于高温、极度还原的环境是不符的。而从化学组成方面,它又和地球的物质非常像。所以,科学家推测它可能形成于地球上,深度大约20公里,温度约800℃,年龄大约40亿年。后来,它被一次巨大的撞击送出了地外,最终落在了月球上,又被阿波罗飞船带回地球。尤其可贵的是,这块样品很好地保留了地球形成之初的信息,为我们打开了一个认识早期地球组成的窗口。
2020年,中国将发射“嫦娥五号”,从月球上采样2千克月岩回到地球,不仅包括土壤,还有岩石,甚至还有钻探获取的岩芯。这必将给月球样品研究带来新的热潮,也一定会揭开更多有关月球的奥秘。 (搜狐科技)