月球：啥，我又老了一亿岁？_风闻

原创：牧夫天文

作者：Evan Gouch

翻译：王婧彧

校对：杨伯顺 王茸

美编：崔郁

后台：库特莉亚夫卡 李子琦

原文链接：

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

关于月球的形成，最易理解也最为广泛接受的理论就是“大碰撞”假说了。这个假说认为在太阳系形成约1亿5千万年后，一个叫做忒伊亚(Theia)的火星大小的行星撞击了地球。尽管在科学界，这个时间线一直是争议的焦点，但我们知道这次碰撞导致了忒伊亚和一部分地球的熔化，熔融的岩石环绕着地球直到它们完全融合形成了月球。

但是一项新的研究（尽管与“大碰撞”假说不冲突）表明，月球可能比我们之前想象的要更老。

来自科隆大学地质学及矿物学研究所的研究人员发现月球的年纪比“大碰撞”假说中提出的要大很多。他们的研究基于对阿波罗任务带回的月球样本的化学分析，分析表明月球是在太阳系形成的5千万后形成的，而不是1亿5千万之后，这个结论使月球又年老了1亿岁。

这是一项重要的工作，因为了解月球的年龄有助于我们了解地球的年龄。这样的研究只能依赖月球岩石，因为自从形成以来，月岩几乎没怎么变过。然而，地球上的岩石经历了数十亿年的地质活动，因此就不能像月球样本那样提供原始信息的记录了。

这项研究《Early Moon formation inferred from hafnium-tungsten systematics》，发表在《自然·地理科学》上。

原文链接https://www.nature.com/articles/s41561-019-0398-3

线索来自于两种稀有元素——铪(Hf)、钨(W)。重点在于不同年龄的岩石里不同元素的含量。

铪是一种有光泽的、耐腐蚀的金属。

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

来自科隆大学的劳尔·丰塞卡博士(Raul

Fonseca)说道，通过比较形成于不同时期的岩石中不同元素的相对含量，他们可以发现每个样本是怎样与月球内部以及岩浆海的冷却相联系的。与他的同事以及论文合作者菲利普•勒茨柯博士(Felipe Leitzke)一起，他们通过实验研究了月球内部发生的地质过程。

在忒伊亚撞击地球并造成了旋转的岩浆云后，岩浆冷却并形成了月球。在这次撞击之后，月球的表面覆盖着岩浆，随着岩浆的冷却，形成了不同的岩石。这些岩石里含有科学家们想要揭开的关于冷却的秘密。“这些岩石记录了关于月球的信息，并且直到现在仍能在月表找到”，该研究的领导者，科隆大学的前研究员麦克斯韦•西蒙斯博士(Maxwell Thiemens)说道。

月球形成的简单示意图

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，这是拉丁文中“海”的意思。它们是由玄武岩组成的火山岩构成的。研究者们利用铀、铪和钨的关系来理解形成月海的熔融过程。得益于测量的精度，他们找到了不同岩石系类之间的不同演化趋势。

由Clementine航天器拍摄的月海的月球柱面投影地图

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

铪和钨为科学家们提供了天然时钟，因为随着时间的流逝，铪-182会衰变为钨-182。但是，衰变并不是一直在进行着的，它只出现在太阳系诞生后的7千万年里。研究团队把阿波罗的样本与实验室里的样本进行了对比，发现月球早在太阳系形成5千万年后就形成了。

钨是所有金属里熔点最高的，被用在许多合金中。

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

这个年龄信息意味着任何剧烈的撞击都必须在那之前发生，这回答了一个在科学界备受瞩目的问题：月球是何时形成的。研究的通讯作者，来自科隆大学地质学和矿物学研究所的卡斯廷•莫克博士(Carsten Münker)补充道。

“大碰撞”艺术想象图

Credit:Hagai Perets

研究的合作者，皮特•斯伯朗博士(Peter Sprung)也补充说，这样的观测是不可能在地球上进行的，因为我们的星球地质活动一直很活跃。因此，月球为我们研究行星的演化提供了很好的契机。

半个世纪前，阿波罗11号带回的岩石在现在还能孕育这样的重大发现，着实令人震惊。研究的精度是基于电感耦合等离子体质谱法的，阿波罗的宇航员们不可能知道会有这种技术的出现，但是这些岩石一直在诉说着关于月球，关于地球的古老秘密。

『天文时刻』 牧夫出品

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阿波罗11号登月舱-老鹰号的着陆点——静海基地的全景图

影像来源: Neil Armstrong, Apollo 11, NASA