|
[导读]阿波罗16号任务期间采集的一块豌豆大小、重量只有1.88克的岩石现在让月球地质化学家兴奋不已，月球对自己的年龄撒了个小谎，现在科学家确定出月球的年龄是43.6亿年。 大家都知道阿波罗宇航员在6次月球登陆期间采集了842磅（382公斤）岩石和尘埃样本。3架自动月球探测器为前苏联科学家又采集了10.5盎司（0.3公斤）样品。多年以来，人们对这些珍贵的样本进行了没有几千次也有数百次的分析，它们毫无疑问地证明了从地质意义上说，月球是古老沉寂的世界。 但是阿波罗16号任务期间采集的一块豌豆大小、重量只有1.88克的岩石现在让月球地质化学家兴奋了。来自劳伦斯利弗莫尔国家实验室的拉尔斯-波格（Lars Borg）及其三名同事的新结果上周在《自然》杂志网站在线发表，论文认为，月球对自己的年龄撒了个小谎。与先前的化验所表明的至少44.3亿年相反，该小组确定出月球的年龄是43.6亿年，误差正负300万年。
 1972年4月，阿波罗16号的指令长约翰·杨（John Young）在笛卡儿着陆点拍下了机组成员小查尔斯·M·杜克（Charles M. Duke Jr.）采集样本的情景。杜克站在梅花（Plum）环形山的边缘，这个环形山大小是130英尺（40米）乘35英尺（10米） 7000万年的差异看起来可能是无关紧要的——总年龄的变化还不到2%。但是在快速变化的原初太阳系环境中，这有着巨大的差异。波格与他的小组断言，要么月球在内太阳系混沌的弹球游戏平息过后很久才形成，要么这些斜长岩并没有真正地代表月球原始的外壳。不论是哪一种情况，它都有可能改变月球科学的游戏规则。（研究者将他们的论文挑衅性地取名为《月球非年轻即没有全球性岩浆海洋的年代学证据》。） 大多数月球研究者现在都已经接受的观点是，当一个火星级的原行星撞向刚刚形成的地球，并向轨道上抛出大团快速凝聚为大型卫星的白热残片时，月球形成了。阿波罗11号采集的样本表明，月壳大半由岩石“泡沫”形成，在月球冷却固化的时候，它们应该是漂浮在深深的全球性岩浆海洋上面的。夏威夷大学的地球化学家G·杰弗里-泰勒（G. Jeffrey Taylor）在这里清晰解释了这一过程。
“岩浆海洋”这一概念认为，在熔融的月球结晶的时候，轻质的矿物上浮，重的矿物下沉。轻质矿物主要是斜长岩，它们组成了月球的原始外壳，不过在这一过程中结晶时间相对较晚。 阿波罗的样本表明，月壳主要成分是铁斜长岩，简称为FAN，这是一种低密度的硅酸盐混合物，含有少量铁。斜长岩在地球上很罕见，确定其年龄也是出了名地困难。现代测定年龄的技术使用的是铀元素缓慢衰变成铅以及钐元素缓慢衰变为钕的速率，这两种同位素都很少存在于斜长岩晶体中。同时长年的行星际冲击会将月球岩石加热瓦解到足够的程度，使其同位素比例发生变化。 波格与他的小组知道了这些之后，在分析精心选择的60025号月岩样本时就非常小心了。他们仔细的工作用到了改进过的实验手段，消除了可能的错误来源，他们使用3种不同的同位素“时钟”，得到的月球年龄相差不到几百万年。 因此低于预期值的新年龄看起来（请原谅我）是可靠的。但是这一单独的结果能代表整个月球吗？许多其他仔细进行的同位素年代断定工作得出的年龄落在一个大得让人不舒服的范围内——很多更为古老，少数几个更年轻，它们使用的样本包括斜长岩月壳以及晚些时候形成于暗色月海中的火山岩浆。波格对我说：“我们的小组可以为大约一半更老的FAN数据负责，我们也不想质疑先前的工作。”
转播到腾讯微博  60025号月球样本，它是由阿波罗16号机组采集的，是名为铁斜长岩的低密度硅酸盐矿物混合物。小方块的边长是1厘米。 科罗拉多大学的月球专家斯蒂芬·莫契斯（Stephen Mojzsis）表示怀疑。“批评从单独一块岩石的分析得出整个FAN的地质年代历史，然后将其用于月球的较差历史上，我认为这个结论太‘大胆’了。” 事情总是有隐情，这次是采集自阿波罗17号样本中的锆石。2009年，澳大利亚柯廷（Curtin）大学的（Alex Nemchin）领导的小组使用这些微小的晶体将月球年龄确定为44.2亿年。泰勒解释说：“对于年龄确定来说，锆石是一种尤其实用的矿物，原因是其放射性时钟很难被岩石相关的事件重设。它其中含有数量很容易测量的铀，这让它对于铀—铅年代测定来说很理想。” 那么为什么波格的小组得出的年龄要年轻很多呢？他提议说，也许他研究的样本并非来自月球的原始外壳，而是来自月壳1.1版本，它在初始月壳再次融化并结晶之后的某一时刻形成。如果这一情况属实，那么月球的早期历史比大多数研究人员乐于接受的要复杂得多。
这张月球早期历史的时间表展示了月球形成的可能过程、假设中岩浆海洋持续的时间，还有其斜长岩外壳的形成。注意与不同月球样本（以f到p表示）有关的年龄分布在很大的范围内，这与拉尔斯·波格等人最近确定的月球年龄形成了对比。其中一个调和大范围年龄分布的方法是，假设月壳承受的潮汐压力让月球的岩浆海洋在2亿年左右的时间里保持部分熔融。 但是还有另一种途径：驱使月球的岩浆海洋在2亿年的时间里冷却得非常缓慢。去年，麻省理工学院的研究者詹尼弗·迈耶（Jennifer Meyer）、琳达·埃尔金—坦顿（Linda Elkins-Tanton）以及杰克·维斯登（Jack Wisdom）提出，婴儿期的月球（与地球的距离比现在近得多）应该承受到足够强的潮汐拖曳，使其刚刚形成的外壳前后弯曲。这种重复的形变产生了热量，让内部的岩浆在大约2亿年的时间里无法完全固化。（让人生畏的细节在这里，不过埃尔金—坦顿在这里提供了比较简单的总结。） 底线是：现在先坚持自己的赌注。运气好的话，NASA的两架重力复原与内部实验室探测器（Gravity Recovery and Interior Laboratory，GRAIL）将足够确切地揭示出月球内部的结构，判断正确的事件发生顺序。GRAIL计划于9月8日发射，距离现在只有2周半了。 |
|
|
