阿波罗17号宇航员在1972年收集的岩石揭示了月球的年龄
Will Dunham
华盛顿,10月23日 (路透社) - 1972年阿波罗17号任务期间 - 人类最后一次登上月球 - 美国宇航员哈里森·施密特和尤金·瑟南收集了约243磅 (110.4公斤)的土壤和岩石样本,这些样本被带回地球进行进一步研究。
半个世纪后,施密特收集的一块粗粒火成岩碎屑中的锆石晶体让科学家更深入地了解了月球的形成和地球的天体伴侣的确切年龄。
科学家们在周一表示,根据对这些晶体的分析,月球的年龄比之前认为的要大约4000万年 - 在太阳系诞生后的1.1亿年内形成,超过了之前的估计。
有关月球形成的主要假设是,在太阳系混乱的早期历史中,一个被称为泰亚的火星大小的天体撞击了原始地球。这导致岩浆 - 熔融岩 - 进入太空,形成了绕地球运转并凝聚成月球的碎片盘。但月球形成的确切时间一直难以确定。
矿物晶体能够在岩浆冷却并凝固后形成。研究人员使用一种称为原子探针层析成像的方法来确认巨大撞击后形成的已知最古老固体物质的年龄,即施密特收集的一种名为正长岩的岩石碎片中的锆石晶体。
“我喜欢这项研究是在51年前收集并带回地球的样本上进行的。当时,原子探针层析成像技术还没有发展起来,科学家们无法想象我们今天进行的分析类型,”芝加哥菲尔德博物馆的高级研究主任、芝加哥大学教授、该研究的高级作者菲利普·赫克(Philipp Heck)说道,该研究发表在期刊《地球化学透视信件》上。
“有趣的是,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。‘锆石比钻石更持久,’加州大学洛杉矶分校的行星科学家兼研究合著者张碧东补充道。
这张未标明日期的NASA官方照片显示了阿波罗17号宇宙飞船在1972年阿波罗计划的最后一次登月任务期间,月球上升的新月形态地球。REUTERS/NASA/Handout/File Photo
含有锆石的岩石是在月球宁静之海东南边缘的金牛-利特罗山谷收集的,并存放在NASA的约翰逊航天中心。
“锆石非常坚硬和耐磨,在风化过程中能够幸存下来,”赫克说。
由张领导的一项研究于2021年发表,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,根据放射性铀随时间衰变成铅的速度来计算锆石的年龄。由于锆石晶体结构中存在缺陷可能会导致铅原子的潜在复杂性,因此这个年龄需要通过另一种方法来确认。
新研究使用原子探针层析法确定铅原子没有引起任何并发症,从而确认了晶体的年龄。
“我认为这是纳米尺度甚至原子尺度可以告诉我们关于宏观问题的一个很好的例子,”研究主要作者、苏格兰格拉斯哥大学的宇宙化学家詹妮卡·格里尔说。
月球绕地球平均距离约为239,000英里(385,000公里),直径约为2,160英里(3,475公里),略大于地球直径的四分之一。
“形成月球的巨大撞击对地球来说是一个灾难性事件,改变了地球的自转速度。之后,月球对稳定地球的自转轴和减缓地球自转速度产生了影响,”赫克说。“月球的形成日期很重要,因为只有在那之后地球才成为一个适合居住的行星。”
“月球有助于稳定地球的轴以维持稳定的气候,”张补充道。“月球的引力作用有助于塑造海洋生态系统。月球对人类文化和探索具有启发作用。而美国宇航局和其他太空机构将月球视为未来深空探索的垫脚石。”