现代快报全媒体 2019-04-05
明月几时有?紫台专家这样说……
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现代快报讯(记者 安莹 胡玉梅)明月几时有,把酒问青天。

月球是如何起源的?这个 " 千年之问 " 有答案了。4 月 5 日,英国著名学术刊物《Nature》旗下的《Scientific Reports》线上刊登了中科院紫金山天文台行星化学研究团队的最新研究成果。研究认为,月球起源于 45 亿年前的一次惨烈碰撞事件。

你抬头仰望的月亮是地球孪生姐妹

" 小时不识月,呼作白玉盘 "" 明月几时有,把酒问青天 "…… 你有想过月亮是怎么来的吗?

这个 " 千年之问 " 也一直让天文学家们备受困惑。直到 50 年前,美国宇航员阿姆斯特朗们首次登上月球,带回了几百公斤的月球岩石样品。科学家们通过研究,发现一个大秘密:月球是 45 亿年前被一颗火星大小的星体撞出去的地球孪生姐妹。

科学家们发现,月岩中所含的氧同位素组成比例与地球的物质完全一样。也就是说,地球和月球的 "DNA" 完全一样。而化学成分 " 体检 " 发现,月球岩石中挥发性元素(比如碳和氢元素)的含量要比地球低很多。由此推断,在撞击的过程中产生了极端高热,这些挥发性元素被蒸发掉了。

那么,那场宇宙大碰撞能还原吗?50 年来,全世界的科学家们各显神通,都在孜孜不倦地寻找各种蛛丝马迹,试图还原那场大碰撞的来龙去脉,期待寻找出月球更多的秘密。

他们用 8 年时间在月球陨石中找到秘密

如果说,月球诞生于宇宙大碰撞之前只是假说,那么,这次中科院紫金山天文台的科学家们把它做实了。

中科院紫金山天文台天体化学和行星科学实验室首席科学家徐伟彪介绍说,2011 年,他们通过国际合作,从 NASA ( 美国宇航局)借了三块月球陨石样品,利用美国加州理工学院的先进仪器设备,对三块陨石的化学成分进行了仔细的 " 体检 "。通过研究,他们在三块月球陨石的含氯矿物 - 磷灰石中发现了巨大的氯同位素分馏效应。

" 氯元素在自然界是一种挥发性元素,在高温过程中很容易挥发丢失,并伴随发生同位素分馏现象。" 徐伟彪对现代快报记者解释说,氯同位素分馏效应具体而言就是氯同位素 35 和 37 的分馏现象," 较轻的氯同位素 35 被高温蒸发了不少,而较重的氯同位素 37 则保留较多。"

而三块月球陨石中发现氯同位素分馏现象,说明这些挥发性元素可能经历了高温蒸发过程。" 如何才能让一个物体上的化学元素消失呢?" 徐伟彪回答,只有一个大规模高温融化过程才能为氯的挥发提供足够热量,而这样一场高温融化便是那场大碰撞引起的。

45 亿年前的宇宙大碰撞后果很严重

通过科学实验,45 亿年前的那场宇宙大碰撞事件,渐渐变得清晰。

"45 亿年前的那次大碰撞,几乎是毁灭性的。它诞生了月球,也造成了其它星球的死亡。" 徐伟彪说。

太阳系形成之初,整个宇宙处于 " 大乱 " 状态,大大小小的宇宙碰撞事件常常发生。而 45 亿年前,还处于 " 胚胎期 " 的地球也遭受了一次大碰撞。当时,一颗火星大小的天体狠狠撞上了地球,让地球的 " 身躯 " 严重受损,被撞飞出无数的岩石,抛入太空,围绕着地球旋转。后来,这些岩石碎片互相吸引和凝聚形成月球的 " 原料 "。

△ 月球陨石

故事到这里还没结束。大碰撞中,还产生了数以百计的大碎片(公里级别大小),以每秒 10 公里以上的速度飞出了地月系统,飞到了太阳系的小行星带,这些高速飞行的碎片给小行星带来了灾难性的破坏,有些小行星被撞击而裂解了,还有的被撞击融化了。

△ 月球陨石

" 这不是空穴来风。" 徐伟彪告诉现代快报记者。巧的是,同一天,国际学术刊物《Journal of Geophysical Research: Planets》刊登了中科院紫金山天文台博士研究生吴蕴华的一篇学术论文。论文里介绍了一块来自小行星的陨石样品。那块陨石样品恰好记录到了 45 亿年前发生的冲击熔融事件。而这个发现就形成了一个证据链,又一次论证了月球诞生于大碰撞。

( 紫台徐伟彪供图 编辑 高霞 苏湘洋)

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