月球：啥，我又老了一億歲？_風聞

原創：牧夫天文

作者：Evan Gouch

翻譯：王婧彧

校對：楊伯順 王茸

美編：崔鬱

後台：庫特莉亞夫卡 李子琦

原文鏈接：

https://www.universetoday.com/143025/the-moon-is-older-than-scientists-thought/#more-143025

關於月球的形成，最易理解也最為廣泛接受的理論就是“大碰撞”假説了。這個假説認為在太陽系形成約1億5千萬年後，一個叫做忒伊亞(Theia)的火星大小的行星撞擊了地球。儘管在科學界，這個時間線一直是爭議的焦點，但我們知道這次碰撞導致了忒伊亞和一部分地球的熔化，熔融的岩石環繞着地球直到它們完全融合形成了月球。

但是一項新的研究（儘管與“大碰撞”假説不衝突）表明，月球可能比我們之前想象的要更老。

來自科隆大學地質學及礦物學研究所的研究人員發現月球的年紀比“大碰撞”假説中提出的要大很多。他們的研究基於對阿波羅任務帶回的月球樣本的化學分析，分析表明月球是在太陽系形成的5千萬後形成的，而不是1億5千萬之後，這個結論使月球又年老了1億歲。

這是一項重要的工作，因為了解月球的年齡有助於我們瞭解地球的年齡。這樣的研究只能依賴月球岩石，因為自從形成以來，月岩幾乎沒怎麼變過。然而，地球上的岩石經歷了數十億年的地質活動，因此就不能像月球樣本那樣提供原始信息的記錄了。

這項研究《Early Moon formation inferred from hafnium-tungsten systematics》，發表在《自然·地理科學》上。

原文鏈接https://www.nature.com/articles/s41561-019-0398-3

線索來自於兩種稀有元素——鉿(Hf)、鎢(W)。重點在於不同年齡的岩石裏不同元素的含量。

鉿是一種有光澤的、耐腐蝕的金屬。

Credit: By Deglr6328 at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6875345

來自科隆大學的勞爾·豐塞卡博士(Raul

Fonseca)説道，通過比較形成於不同時期的岩石中不同元素的相對含量，他們可以發現每個樣本是怎樣與月球內部以及岩漿海的冷卻相聯繫的。與他的同事以及論文合作者菲利普•勒茨柯博士(Felipe Leitzke)一起，他們通過實驗研究了月球內部發生的地質過程。

在忒伊亞撞擊地球並造成了旋轉的岩漿雲後，岩漿冷卻並形成了月球。在這次撞擊之後，月球的表面覆蓋着岩漿，隨着岩漿的冷卻，形成了不同的岩石。這些岩石裏含有科學家們想要揭開的關於冷卻的秘密。“這些岩石記錄了關於月球的信息，並且直到現在仍能在月表找到”，該研究的領導者，科隆大學的前研究員麥克斯韋•西蒙斯博士(Maxwell Thiemens)説道。

月球形成的簡單示意圖

Credit: Citronade – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=72720188

在月表有叫做“mares”地方，這是拉丁文中“海”的意思。它們是由玄武岩組成的火山岩構成的。研究者們利用鈾、鉿和鎢的關係來理解形成月海的熔融過程。得益於測量的精度，他們找到了不同岩石系類之間的不同演化趨勢。

由Clementine航天器拍攝的月海的月球柱面投影地圖

Credit:Image processing by the U.S. Geological Survey in Flagstaff, Arizona. – direct source found on here, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1889962

鉿和鎢為科學家們提供了天然時鐘，因為隨着時間的流逝，鉿-182會衰變為鎢-182。但是，衰變並不是一直在進行着的，它只出現在太陽系誕生後的7千萬年裏。研究團隊把阿波羅的樣本與實驗室裏的樣本進行了對比，發現月球早在太陽系形成5千萬年後就形成了。

鎢是所有金屬裏熔點最高的，被用在許多合金中。

 Credit: Alchemist-hp (www.pse-mendelejew.de) – Self-photographed, CC BY-SA 2.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4282516

這個年齡信息意味着任何劇烈的撞擊都必須在那之前發生，這回答了一個在科學界備受矚目的問題：月球是何時形成的。研究的通訊作者，來自科隆大學地質學和礦物學研究所的卡斯廷•莫克博士(Carsten Münker)補充道。

“大碰撞”藝術想象圖

Credit:Hagai Perets

研究的合作者，皮特•斯伯朗博士(Peter Sprung)也補充説，這樣的觀測是不可能在地球上進行的，因為我們的星球地質活動一直很活躍。因此，月球為我們研究行星的演化提供了很好的契機。

半個世紀前，阿波羅11號帶回的岩石在現在還能孕育這樣的重大發現，着實令人震驚。研究的精度是基於電感耦合等離子體質譜法的，阿波羅的宇航員們不可能知道會有這種技術的出現，但是這些岩石一直在訴説着關於月球，關於地球的古老秘密。

『天文時刻』 牧夫出品

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阿波羅11號登月艙-老鷹號的着陸點——靜海基地的全景圖

影像來源: Neil Armstrong, Apollo 11, NASA