嫦娥五号公布最新成果,月球“多活”了至少十亿年

作者: 溯鹰

来源: 果壳

发布日期: 2021-10-17

嫦娥五号任务揭示了月球地质活跃期比之前认为的至少多延续了十亿年,这一发现对理解月球的演化历史具有重要意义。

在神话的尽头,群星的故事才刚刚开始。这话一点也不夸张。在先民的想象里,嫦娥飞天、身赴广寒,在桂树和玉兔的陪伴下长守月宫。而科学世纪的中国人,不仅顺利完成了探测器登月,更是通过“绕、落、回”三部曲,直接把月球的一部分搬回了地球。至此,中华文明书写的真实历史已然突破了先民的想象。可作为科学世纪的“嫦娥”,她还要突破更多。

去年12月17日,我国首次月球采样返回任务——“嫦娥五号”返回舱顺利着陆,带回了38万公里开外的珍贵月岩样品。科学家持续攻关,在这些样品里揭开了月球演化的全新往事。

今年10月7日,由北京离子探针中心(隶属中国地质科学院地质所)刘敦一研究员、以及该所访问学者Alexander Nemchin教授(来自澳大利亚科廷大学,Curtin University)领衔的研究成果,正式刊登在国际知名学术期刊《科学》上。新成果揭示了一项重要认识——月球地质的活跃期,比想象中至少多延续了十亿年左右。

估算月岩的年龄无论地球、月亮还是其它星球,都是宇宙大舞台上的演员。

在悠久的时间长河中,它们演绎着一幕幕的演化历程。地球、月球这类星球皆由岩石构成,它们的演化历程,记录在对应时期形成的岩石里。而把一块月岩及其所记录的环境信息准确放回时间轴上的前提,便是首先测出这块月岩的年龄。身在地球的我们,只需手持一台5-8倍放大倍率的普通望远镜,便可清晰观察到月球表面坑坑洼洼的陨击地貌。当两个撞击坑相交,显然是“新坑覆盖老坑”。

因此,只要观察月球表面密密麻麻撞击坑的连环叠覆关系,就能把月球表面不同区域岩层的先后顺序摆出来。加之不同时期,月球遭受陨击的强度和频度截然不同(刚形成不久的月亮遭受高强度撞击频度极高,此后几十亿年却仅有零星陨击物造访),通过对陨击坑大小和频度进行统计,便可估算出月球某片区域的大概时代归属。但“数圈圈”有个致命问题。它只能告诉我们岩层的先后顺序和大致时代归属,却没法报出一个准确的年龄数值。

20世纪早期,物理学家卢瑟福(E. Rutherford)揭示了一条关于放射性元素的重要定律——衰变定律。该定律认为放射性元素衰变的速率仅跟体系内放射性原子的数目有关。这条定律在物理学史上成就了卢瑟福的大名。而在20世纪后续的时光里,他的定律几乎撑起了当代地球-行星科学的半部江山。因为它就是“放射性同位素测年”的基本原理。

刘敦一教授团队进行了铅(Pb)同位素测年,同时结合陨击坑频度统计进行关联校正,最终确认嫦娥五号着陆区(风暴洋地区,Oceanus Procellarum)的岩石形成于20亿年前。今天的月球是个冰冷的石头疙瘩。它何时彻底沉寂的呢?先前科学界普遍认为是30亿年前。嫦娥五号的最新研究,让月球地质运动的活跃历史足足延后了大约十亿年。考虑到月球总年龄也不过45亿年。10亿年自然不是个小数目了。

这个巨大的年代跨度背后,代表着怎样的演化历程呢?

地球诞生在46亿年前的太阳系尘埃里。据现有理论猜测,在第一个十亿年里(4.6 - 3.8 Ga,“Ga”代表十亿年,下同),地球与另一个原始行星相撞,碎片融合为月球。之后数亿年,无数彗星密集地撞上新生的地月系统。这些太空脏冰块为地球和月球带来了丰沛的水。月球引力太小,水分很快挥发掉。庞大的地球则把这些水牢牢吸附在表面,汇为最初的海洋。

在第一个十亿年的最后一幕,在这最初的海洋里,最初的生命诞生了。紧接着是第二个十亿年(3.8 -2.5 Ga)。地球上称为太古宙。经过前一个周期的混沌翻覆,地球开始进入相对稳定的演化时期。以至于这十亿年被称为“平淡十亿年”(Boring billion)。沐浴在黯淡的原始阳光中,地球生命非但没有衰亡,反而孕育出一种足以彻底改变后世的重要机制——光合作用。

在平淡十亿年临近结束时,光合微生物已经彻底涤荡了地球的“污浊之气”,把大气层改造成了透彻的蓝天。这片蔚蓝的天穹一经出现,便再未消失在地球上空。

热闹的时代,0.5 Ga-至今,只有不到十亿年的短暂时光。对这段时期,一句话概括就足够了:它的开头,寒武纪三叶虫遨游在蔚蓝的海洋;它的另一头,人类已经拥有了飞船和互联网。只有在这样的尺度下,才很容易看出新的月球故事,陪伴着我们一起走到了生物剧变的前夜。

虽然后来月球仍不免沦为沉寂,但感谢这份沉寂,当此岸的地球在时间舞台上翻覆剧变、沧海桑田时,月球为我们留存了珍贵的远古史料。这一眨眼就是二十亿年。当地球进入全新世,月球终于再次迎来了久违的活跃。遥远的回忆里,那岩浆汩汩的“烟火气”,让渡给了另一种全然不同的“烟火气”。它们叫嫦娥、叫露娜(луна)、叫阿波罗(Apollo)。但其实一个名字就够了,它叫人类。

它是地月系统孕育的智慧文明。它能够不断超越自身的神话,不断完善自身对宇宙的认知。也许根本不用等到下一个十亿年,说不定一眨眼的时间,它便足以带着平和的好奇心,去拥抱星河深处的无限斑斓。群星的故事,才刚刚开始。

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