月球岩石样品显示月球水分或来自地球(图)

2013年05月14日 09:32   新浪科技 微博   
主持这样研究工作的萨尔教授,一位来自美国布朗大学的地质学家。他和研究表明月球上的水分与地球上的水分可能拥有共同的起源   主持这样研究工作的萨尔教授,一位来自美国布朗大学的地质学家。他和研究表明月球上的水分与地球上的水分可能拥有共同的起源
此项研究与主流观点所认为的地球遭受撞击并产生月球的理论并不矛盾,但的确在细节上会引发一些需要进一步研究的问题   此项研究与主流观点所认为的地球遭受撞击并产生月球的理论并不矛盾,但的确在细节上会引发一些需要进一步研究的问题

  新浪科技讯 北京时间5月14日消息,据美国布朗大学网站报道,借助多接收离子探针,研究人员近期对月球岩石样品和地球岩石样品中的氢/氘比进行了比对。他们得到的结论是:月球上的水并非来自彗星撞击,而是来自45亿年前地球,当时地球与另一个大型天体撞击,产生的大量溅射物逐渐冷凝形成了月球。

  这项最新研究显示月幔中的水来自原始陨星撞击,一般认为这也是地球上大部分水的来源。这一研究结果再次让我们重新思考月球的形成机制问题。

  目前的主流观点认为月球是在大约45亿年前地球遭受的一次重大撞击事件中,由从此次撞击事件溅射出去的物质逐渐冷凝而形成的。科学家们长期以来一直相信,在遭受如此猛烈撞击的情况下,月球中的氢和其它挥发性组分含量应当会非常少,因为撞击时的高温会让这些物质难以幸存。这就意味着月球在形成之初应当是完全干燥的。然而最近,美国宇航局的飞船探测以及对当年阿波罗返回样品的分析显示月球事实上是含有水的,并且地表和内部都有水分的存在。

  通过证实月球和地球的水拥有相同的来源,此项研究进一步证明了月球上的水长期以来一直存在。阿尔贝托·萨尔(Alberto Saal)是美国布朗大学地质科学教授,同时也是这篇文章的第一作者。他表示:“对于我们所观察到现象的最简单解释就是:当大撞击发生时,在原始地球上就有水的存在,并且其中的一部分水逃过了撞击的高温保存了下来,这就是我们今天在月球上所看到的情况。”

  这项研究工作的合著者还包括:来自美国华盛顿卡内基研究院的埃里克·哈利(Erik Hauri),凯斯西储大学的詹姆斯·冯-奥曼(James Van Orman),以及布朗大学的马尔科姆·卢瑟福(Malcolm Rutherford),这篇文章已经在科学快报上在线发表。

  为了探查月球水分的来源,萨尔和同事们对阿波罗计划带回的月岩样品中的熔融包裹体进行了研究。这些熔融包体是包裹在橄榄石晶体中的微小火山玻璃颗粒。这些晶体可以在火山喷发时防止水分散失并让研究人员得以了解月球内部的珍贵信息。

  2011年以来,哈利领导的研究组发现这些熔融包体内含有丰富的水分,事实上这一含水量几乎和地球上洋底岩石中的含水量接近。而现在的这项研究目的便是试图找出如此丰富水含量的来源。为了找出答案,萨尔和同事们对这些包体中的氢同位素进行了分析。萨尔表示:“为了了解氢的来源,我们需要线索,而这种线索便是同位素。”

  借助卡内基学院的CAMECA 高分辨二次离子质谱仪设备,研究组分析并测定了月岩样品中的氢/氘含量比值。氘是氢的同位素,在其原子核中多了一个中子。太阳系中不同位置起源的水拥有不同的氢/氘同位素比值。总的来说,形成时越靠近太阳的位置,其水分中的氘含量相比较远位置上的天体就要低一些。

  萨尔和同事们月岩样品熔融包裹体中的氘/氢比值相对较低,与碳质球粒陨石中的含量接近,后者源于木星与火星之间小行星带,一般被认为代表了太阳系最古老的物质。这就意味着月球上的水可能来自原始状态的陨星撞击,而不是原先科学家们认为的彗星体。

  彗星和小行星一样,被认为携带有大量的水和其它挥发性物质,但是其中的大部分都形成于远离太阳系内部的奥尔特云区域。由于它们形成的位置距离太阳太过遥远,它们一般都拥有较高的氘/氢比值,远比月球内部的这一比值要高。哈利表示:“进行这样的测定工作本身就非常困难,然而我们得到的结果显示这些含碳质的陨星可能是地球和月球上挥发分的共同起源,甚至有可能整个内太阳系的挥发分都是由它们带来的。”

  萨尔表示,近期的研究表明高达98%的地球水分同样来自原始的陨星成分,这就暗示了地球和月球上的水可能拥有共同起源。对此,萨尔表示,最简单的解释便是:这些水原本就存在于原始地球上,随后被带到了月球。

  这一结果与月球的撞击起源说并不矛盾,但是会引发一个问题,那就是,假设月球本身便是由地球物质组成的,那么它和地球拥有共同的水起源也就不足为奇了。但是关键性的问题就在于这些水怎么可能能在如此规模的撞击下幸存而安然地转移到月球上去?萨尔表示:“不知怎的这些水并没有全部散失掉,但是我们不知道这其中的过程究竟是怎样的。”

  这可能表明,在有关于行星与卫星形成的机制方面我们可能还有一些重要的机制未能理解。

  冯-奥曼表示:“我们的研究显示,即便在最剧烈的撞击事件中,挥发分也不会完全散失。我们或许将需要重新回到起点,来审视超级规模的撞击究竟意味着什么,与此同时我们也需要重新审视月球上挥发分物质的存在状况。”(晨风)

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