巖石碎片揭示了月亮變成固體的那一刻

我們?cè)虑虻脑缙跉v史是怎樣的？盡管我們對(duì)最近的天然衛(wèi)星知之甚少，但科學(xué)家們?nèi)栽谂宄臍v史。

對(duì)阿波羅任務(wù)期間收集的巖石的新測(cè)量現(xiàn)在顯示，它在大約 44.3 億年前凝固了。事實(shí)證明，那大約是地球成為宜居世界的時(shí)候。

芝加哥大學(xué)科學(xué)家 Nicolas Dauphas 和一組研究人員進(jìn)行了測(cè)量。他們研究了月球巖石中不同比例的元素。它們提供了一個(gè)窗口月亮的早期紀(jì)元。它開(kāi)始是碰撞后完全熔化的斑點(diǎn)在兩個(gè)早期太陽(yáng)系天體之間。

當(dāng)它冷卻和結(jié)晶時(shí)，熔融的原始月球分離成層。最終，大約 99% 的月球巖漿海洋已經(jīng)凝固。其余的是一種名為 KREEP 的獨(dú)特殘留液體。該首字母縮略詞代表元素鉀 （K）、稀土元素 （REE） 和磷 （P）。

Dauphas 和他的團(tuán)隊(duì)分析了這個(gè) KREEP，發(fā)現(xiàn)它形成于太陽(yáng)系誕生后大約 1.4 億年。它位于阿波羅巖石中，科學(xué)家們希望在南極-艾特肯盆地的樣本中找到它。

這是 Artemis 宇航員最終將探索的區(qū)域。如果分析證實(shí)了那里的情況，那么它表明這個(gè) KREEP 層在月球表面的分布是均勻的。

了解 KREEP 在月球上的歷史

月球最終“冷卻期”的線索在于一種稱為“镥”的微弱放射性稀土元素。

隨著時(shí)間的推移，它會(huì)衰變成鉿。在太陽(yáng)系早期，所有巖石的镥含量大致相同。它的衰變過(guò)程有助于確定它所在巖石的年齡。

然而，與同時(shí)形成的其他巖石相比，月球的凝固和隨后形成的 KREEP 儲(chǔ)層并沒(méi)有產(chǎn)生大量的镥。

因此，科學(xué)家們想測(cè)量月球巖石中镥和鉿的比例，并將它們與大約同時(shí)期產(chǎn)生的其他天體（例如隕石）進(jìn)行比較。這將使他們能夠計(jì)算出 KREEP 在月球上形成的更精確時(shí)間。

他們測(cè)試了月球巖石的微小樣本，并研究了嵌入的月球鋯石中鉿的比例。通過(guò)該分析，他們發(fā)現(xiàn)巖石年齡與富含 KREEP 的儲(chǔ)層的形成一致。

這些年齡與太陽(yáng)系誕生后約 1.4 億年或大約 44.3 億年前 KREEP 儲(chǔ)層的形成一致。

“我們花了數(shù)年時(shí)間來(lái)開(kāi)發(fā)這些技術(shù)，但對(duì)于一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)一直存在爭(zhēng)議的問(wèn)題，我們得到了非常精確的答案，”Dauphas 說(shuō)。

將 KREEP 置于透視中

有趣的是，該團(tuán)隊(duì)的結(jié)果顯示，當(dāng)剩余的行星胚胎和行星體轟擊月球時(shí)，發(fā)生了月球巖漿海洋結(jié)晶。

這些天體是行星和月球的誕生“種子”，始于大約 46 億年前太陽(yáng)合并之后。行星形成后留下的物質(zhì)繼續(xù)打擊已經(jīng)形成的行星。

月球本身的形成始于太陽(yáng)系本身誕生后大約 6000 萬(wàn)年。最有可能的事件是一個(gè)名為 Theia 的火星大小的世界與嬰兒地球的碰撞。

這將熔融的碎片送入太空，它開(kāi)始聚結(jié)形成月球。

“我們必須想象一個(gè)大巖漿球漂浮在地球周圍的太空中，”Dauphas 說(shuō)。此后不久，那個(gè)球開(kāi)始冷卻。這個(gè)過(guò)程最終導(dǎo)致了月球 KREEP 層的形成。

研究這些 KREEP 巖石樣本中镥衰變?yōu)殂x的過(guò)程，是了解月球歷史上最古老時(shí)期的一大進(jìn)步。

從南極-艾特肯盆地帶回的更多巖石樣本將有助于填補(bǔ)剩余的空白，并幫助研究人員闡明月球巖石冷卻和隨后形成母馬玄武巖等巖石沉積物的時(shí)間表。

這些巖層是在撞擊器撞擊月球表面時(shí)形成的，產(chǎn)生的熔巖流填滿了撞擊盆地。這匹母馬是在月球早期歷史后期的撞擊下形成的，大約在太陽(yáng)系形成后 2.4 億年。

這些撞擊刺激了熔巖流，覆蓋了不到 20% 的月球表面，并吞沒(méi)了最古老的表面。

時(shí)機(jī)就是一切

確定月球冷卻的年代不僅可以告訴我們?cè)虑虻臍v史，還可以幫助科學(xué)家了解地球的演化。那是因?yàn)樾纬稍虑虻淖矒艨赡芤彩菍?duì)地球的最后一次重大撞擊。

它很可能標(biāo)志著地球可能已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)穩(wěn)定的世界。這是朝著發(fā)展成為適合生活的地方邁出的重要一步。

“這一發(fā)現(xiàn)與其他證據(jù)非常吻合——在我們準(zhǔn)備從嫦娥和阿爾忒彌斯任務(wù)中了解更多關(guān)于月球的知識(shí)時(shí)，這是一個(gè)很好的地方，”Dauphas 說(shuō)。“我們還有許多其他問(wèn)題等待回答?！?/p>

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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