探尋 39 億年前的“月球災難”_風聞

“命運已經註定，他們前往月球探索，也將永遠留在那裏安息。這些勇敢的人，阿姆斯特朗和奧爾德林知道，已經沒有返航的希望，但他們也知道，他們的犧牲將為人類帶來改變。”

這是 1969 年 7 月，美國總統尼克松為登月任務失敗準備的演講稿的開頭。

但 1969 年 7 月 24 日，三位宇航員安全返回地球。

圖丨這張由登月宇航員阿姆斯特朗拍攝的標誌性照片中，奧爾德林在月球上插上美國國旗。（來源：NASA）

半個世紀前，當阿姆斯特朗登上月球表面時，開啓了一個故事，這個故事改寫了科學界對人類起源的認識。

月岩的秘密

從 1969 年到 1972 年，6 次阿波羅任務成功登陸，在月球表面總共採集了 2415 塊標本，帶回了 383 公斤的岩石和土壤。這些樣本揭示了我們這位“宇宙鄰居”的許多情況，包括形成了“月球本身就起源於地球的一部分”的假説（地球撞擊學説，認為地球遭遇其他天體撞擊之後飛濺出去的物質形成了月球）。但除了對月球本身的瞭解，月岩（角礫岩、玄武岩等）還保存了周圍行星的歷史。

位於休斯頓的約翰遜航天中心的行星科學家塞繆爾·勞倫斯（Samuel Lawrence）説，月球是太陽系的羅塞塔石碑。（石碑上刻有古埃及國王托勒密五世登基的詔書，同時用希臘文字、古埃及文字和當時的通俗體文字刻了同樣的內容，這使得近代的考古學家得以有機會對照各語言版本的內容後，解讀出已經失傳千餘年的古埃及象形文字的意義與結構，而成為今日研究古埃及歷史的重要里程碑）

對天文學家來説，阿波羅計劃最令人興奮的要素之一是終於有機會在月球表面進行勘探。由於沒有堅實的大氣層來消除痕跡，月球的地形保存了超過 40 億年的太陽系歷史。**對月岩的早期研究並沒有讓人失望：**它們首次揭示了一個明顯“十分喧鬧”的時代（月球居然有這麼多“隕石造訪者”）。

大約在 39 億年前，當時月球和地球被來自太空深處的隕石撞擊。為了解在那個被稱為“後期重轟炸期（又名月球災難）”的時代發生了什麼，科學家們從對月球這個長着麻子的衞星的研究本身，轉向挖掘有關所有行星演化的故事。

聖路易斯華盛頓大學的行星科學家布拉德·喬立夫（Brad Jolliff）説:“這是阿波羅計劃的遺贈，讓我們不僅能瞭解月球，而且可以瞭解到早期太陽系的一些基本要素。”

自阿波羅計劃以來，航天事業有了長足的發展，但我們對月球的探索，甚至對半個世紀前採集的樣本的探索，依然還在進行中。探測車繪製的月球地圖幾乎覆蓋了月球表面的每一平方米，而地球上不斷進步的科技使得研究人員能夠越來越精細地檢測月岩。所有這些線索都對“後期重轟炸期”提出了新的疑問，併為未來的探索指明瞭方向。

在世界紀念阿波羅 11 號 50 週年之際，將有很多關於這次任務的歷史、政治、文化和技術遺產的報道。但阿波羅計劃的其他飛船也產生了巨大的科學影響，它們對於月球表面特性、物質化學成分光學特性，以及月球重力、磁場、月震等情況的觀測同樣幫助研究人員更好地瞭解了月球的歷史，並從中瞭解整個太陽系。對大量月岩的研究迫使科學家們不斷地回顧、修正和完善他們對包括地球在內，整個行星家族在形成的最初幾億年的理解。

如果我們想要了解人類的起源，月球是一個極好的地方，在那裏可以找到這段龐大的、失蹤的歷史。

大災難尋跡

圖丨對話原始文本（來源：Apollo 11 Spacelog）

1969 年 7 月 20 日，阿波羅 11 號着陸大約 10 分鐘後，宇航員奧爾德林向任務控制中心描述了窗外的景色：這兒看起來集合了幾乎所有你能找到的形狀、稜角和粒度的岩石。

樣品是任務中最優先考慮的。阿姆斯特朗的首要任務之一，是把近 500 克的粉狀土壤和十幾塊岩石碎片塞進一個袋子裏，這樣的話，如果宇航員不得不放棄這次任務，他們至少能帶回月球的一小部分。但他們最終帶回了更多——阿姆斯特朗和奧爾德林在靜海基地周圍跋涉了兩個多小時，收集了 22 公斤的土壤和岩石。

圖丨可以看出，巖樣本的採集主要來自於阿波羅 15、16 和 17 號（來源：NASA）

阿波羅 11 號的着陸地點是一片相對平坦的區域，其首要目標是安全着陸和起飛。後來的飛行任務地點為了完成特定的科學目標，會選擇更加冒險的區域，宇航員要花幾十小時探索崎嶇的地形。然而，有一件事從阿波羅 11 號這次旅行就可以瞭解得很清楚：月球表面很古老，仍被數十億年前的岩石覆蓋，沒有受到空氣、水或風的影響。

通過進行了幾種類型的放射性年代測定法，研究人員發現了一個奇怪的現象，即阿波羅號後期任務中採集到的隕擊熔岩的年齡十分相近。阿波羅 14 號的宇航員收集到的幾塊岩石屬於一種類型，這種類型的岩石是在強烈的壓力使較老的岩石融合時形成的，所有這些岩石似乎都有 39 億年的歷史，比月球本身年輕得多。

類似的現象也出現在阿波羅 15 號、16 號、17 號收集到的岩石中，以及蘇聯 1972 年發射的月球 20 號無人探測器收集到的土壤中。在遍佈月球的隕石坑近岸處，許多岩石似乎是在月球形成後約 6 億年的撞擊後形成的。

在 1973 年的一篇論文中，**行星科學家福阿德·特拉 (Fouad Tera) 和他當時在加州理工學院的同事們假定這是月球受到密集轟炸的紀錄。**他們將這次撞擊稱為“月球災難”，並指出月球在約 39 億年前轟炸率開始上升。

如果月球受到撞擊，那麼地球理應也會受到影響。事實上，所有的巖質行星：水星、金星、地球和火星一定是同時被隕石撞擊的。當探測器在 1965 年和 1974 年首次飛越火星和水星時，研究人員注意到了與月球上類似的隕石坑。

2000 年，美國宇航局戈達德太空飛行中心的行星科學家芭芭拉·科恩（Barbara Cohen）和同事們在 Science 上發表的論文中稱，墜落到地球上的月球大塊隕石顯示出了跨越 10 億年以上的撞擊跡象，但都沒有超過 39 億年的歷史，這進一步支持了一場巨大的轟擊融化並重新塑造了月球表面的觀點。但目前還不清楚是什麼引發瞭如此大規模的破壞。

一個答案出現在 2005 年，當時 Nature 雜誌上的三篇論文提供了一個關於早期太陽系動力演化的新思路。這個思路基於廣泛的計算機模擬，後來被稱為尼斯模型，以它的發源地——蔚藍海岸天文台所在的法國城市尼斯命名。

簡而言之，故事是這樣的：木星、土星、天王星和海王星比現在離太陽更近。隨着時間的推移，木星和土星的軌道漂移開來，因為它們受到來自周圍行星碎片的持續牽引。最終，它們的軌道同步了，這兩個龐然大物的強大引力震撼了整個太陽系。隨後，土星、天王星和海王星之間發生了一系列的近距離碰撞，小行星和彗星四處飛掠，其中一些落在了內行星和月球上。

研究人員發現，尼斯模型的太陽系動力學模擬可以用來解釋太陽系內許多事件，其中包含了內太陽系的後期重轟炸期、奧爾特雲的形成、太陽系小天體的分佈，例如柯伊伯帶，木星與海王星的特洛伊天體，以及大量被海王星重力影響的共振海王星外天體。

但就像一部優秀的偵探小説那樣，故事還需要一些出人意料的轉折。

“我們現在十分擔憂，”科羅拉多博爾德西南研究所的一名行星科學家威廉·伯克（William Bottke）説，科學家可能誤讀了月球的這段歷史。正如他和澳大利亞國立大學的馬克·諾曼 (Marc Norman) 在《2017 年地球與行星科學年度評論》(2017 Annual Review of Earth and Planetary Sciences) 中描述的那樣，月球上一個名為“雨海”(Mare Imbrium) 的大型撞擊盆地有可能干擾了科學家“偵探”們的偵查工作。

盆地是“嫌疑犯”？

當你看月球的時候，雨海是一片混沌。這片約 1100 公里寬的黑色區域是一次強烈撞擊留下的傷疤。如果這次撞擊產生的碎片像雨點一樣落在它的周圍區域，阿波羅號的宇航員可能會一次又一次地重複拾起這次撞擊產生的岩石碎片。

圖丨月球勘測軌道飛行器拍攝的雨海（來源：wikipedia）

約翰遜航天中心的行星科學家塞繆爾·勞倫斯説，那些在 60 年代做阿波羅工程任務計劃的人完成得非常出色。但他們無法像我們現在這樣獲得全球的地球化學數據。

自阿波羅計劃以來，已有幾艘無人宇宙飛船以多種方式探測月球。例如，在過去的 10 年裏，美國宇航局的月球勘測軌道飛行器已經繪製了超過 98% 的月球表面，包括阿波羅着陸點的圖像，清晰到你可以看到宇航員留下的腳印和月球車的蹤跡。

在其中一次探險中，阿波羅 17 號的宇航員從一些山丘上採集了樣本，這些山丘被認為是附近一個叫做“寧靜海”的盆地中被吹出的岩石散落的地方。2011 年，休斯頓月球與行星研究所的保羅·斯普蒂斯（Paul Spudis）和他的同事分析了着陸地點的軌道勘測圖像。他們認為這裏的地形看起來更像雨海附近的景觀，地質特徵從雨海向外呈放射狀延伸。這意味着，山丘上可能散落着來自雨海被撞擊後散落的岩石，而不是像預期的那樣來自寧靜海。這些樣本的組成也表明它們與雨海的月岩有很強的相似性。

這無法證明宇航員所取的樣本確實來自於“雨海”盆地，但同時也意味着，我們無法確認阿波羅號所採的月岩最初來自哪個盆地。因**此，目前還不清楚，月岩“39 億年的年齡”的得出是來自全月球的撞擊，還是僅僅來自一兩個地點。**毫無疑問，39 億年前隕石羣確實“訪問”了月球。但研究人員現在爭論的是，這是一次短暫的轟擊，還是持續了數億年的轟擊時代的結束。

無法否認，我們從阿波羅計劃帶回的月岩中得到的研究成果是無價的。但即便如此，月球的大部分歷史仍然缺失。宇航員只探索了月球表面的一小部分。塞繆爾説，這就像外星人訪問地球，降落在大峽谷，並假設地球上的其他地方一定都是一樣的。

這就是為什麼許多研究人員認為是時候重新回一趟月球了，儘管不一定是和宇航員一起回去。科學家們最後一次直接從月球上獲得樣本是在 1976 年，當時蘇聯的“月球 24 號”探測器從海岬帶回了 170 克月球土壤。在最新軌道飛行器數據的指導下，機器人探測器可以從遠離阿波羅着陸點的地方挖出月球上的泥土，這可以幫助研究人員拼湊出一個更清晰的時間線，知道月球是什麼時候受到轟擊的，轟擊持續了多長時間。

幾年來，布拉德·喬立夫一直在推動 NASA 向月球南極艾特肯盆地 (Aitken Basin) 發射一項名為“MoonRise”的機器人任務，艾特肯盆地遠離阿波羅登月計劃的踏足地，直徑約 2500 公里，是月球最大、最古老的隕石坑之一。

當這個盆地形成時，它把周圍大部分地區夷為平地。據推測，它是月球上最古老的撞擊盆地之一，現在保存了自那以後撞擊該地區的所有較小撞擊的記錄，包括在所謂的晚期猛烈撞擊中形成的隕石坑。從這個盆地中挖出的幾勺土，可能包含了所有這些撞擊發生的時間軸，這可能會澄清月球的轟擊歷史，進而擴展到太陽系內部。

但 NASA 一直把其他任務放在比返回月球更重要的位置，其中包括使用朱諾號環繞木星進行探測。 

-End-

參考：

https://www.businessinsider.com/nixon-astronaut-death-moon-disaster-speech-2017-7

https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/06/25/yes-the-apollo-moon-landings-really-did-happen/#2edf81346a8f

https://apollo11.spacelog.org/page/04:06:46:06/

https://medium.com/@kthorjensen/what-do-moon-landing-truthers-think-about-the-first-man-6de8ca88450f

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0012821X71900525?via%3Dihub

http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1973LPSC....4.1889T

http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1973LPI…..4..723T&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf (http://articles.adsabs.harvard.edu/cgi-bin/nph-iarticle_query?1973LPI…..4..723T&data_type=PDF_HIGH&whole_paper=YES&type=PRINTER&filetype=.pdf)

https://science.sciencemag.org/content/290/5497/1754

https://www.annualreviews.org/doi/full/10.1146/annurev-earth-063016-020131

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2011JGRE..116.0H03S/abstract

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010GeCoA..74..763N/abstract

注：

後期重轟炸期，又稱晚期重轟炸，是指約於 41 億年前至 38 億年前，即於地球地質年代中的冥古廟及太古廟前後，推斷在月球上發生不成比例的大量小行星撞擊的事件，在地球、水星、金星及火星亦同樣發生。

月海，是月球上大塊呈黑色的玄武岩平原，推測是古代火山爆發的產物。