一项由科隆大学地质与矿物学研究所领导的新研究表明,月球的年龄大约是在太阳系形成后的5000万年左右。太阳系形成于45.6亿年前,而月球形成于大约45.1亿年前。这项新的研究因此确定月球比之前认为的要古老得多——早期的研究估计月球形成于太阳系形成后的约1.5亿年。为了取得这些结果,科学家们分析了阿波罗任务期间收集的各种样本的化学成分。
这项名为'从铪-钨系统学推断早期月球形成'的研究发表在《自然·地球科学》上。
1969年7月21日,人类首次踏上了另一个天体。在阿波罗11号宇航员在月球表面的几个小时里,他们收集并带回了21.55公斤的样本。几乎整整50年后,这些样本仍在教导我们关于早期太阳系和地球-月球系统关键事件的历史。确定月球的年龄对于理解地球是如何形成的以及在太阳系初期是如何演化的也很重要。
这项研究专注于由不同阿波罗任务收集的不同类型月球样本的化学特征。'通过比较在不同时期形成的岩石中不同元素的相对含量,可以了解每个样本与月球内部和岩浆海洋固化的关系,'来自科隆大学的Raúl Fonseca博士说,他与他的同事Felipe Leitzke博士一起在实验室实验中研究月球内部的进程。
月球很可能是在一个火星大小的行星体与早期地球发生巨大碰撞后形成的。
随着时间的推移,月球从被喷射到地球轨道上的物质云中积聚而成。新生成的月球被一个岩浆海洋覆盖,随着冷却形成了不同类型的岩石。'这些岩石记录了月球形成的信息,今天仍然可以在月球表面找到,'前科隆大学研究员、该研究的主要作者Maxwell Thiemens博士说。该研究的合著者Peter Sprung博士补充说:'这样的观察在地球上已经不可能了,因为我们的星球随着时间的推移一直是地质活跃的。
因此,月球提供了一个独特的机会来研究行星的演化。'
科隆大学的科学家们利用稀有元素铪、铀和钨之间的关系作为探针,来理解产生月海玄武岩(即月球表面的黑色区域)的熔融量。由于前所未有的测量精度,该研究能够在不同的岩石套中识别出不同的趋势,这现在有助于更好地理解这些关键稀有元素的行为。
研究月球上的铪和钨特别重要,因为它们构成了一个天然的放射性时钟,即铪-182衰变为钨-182。
这种放射性衰变仅持续了太阳系的前7000万年。通过结合阿波罗样本中测量的铪和钨信息与实验室实验的信息,研究发现月球早在太阳系形成后的5000万年就开始固化。'这个年龄信息意味着任何巨大的撞击都必须在此之前发生,这回答了科学界关于月球何时形成的一个激烈争论的问题,'来自UoC地质与矿物学研究所的高级作者Carsten Münker教授补充道。
Maxwell Thiemens总结道:'人类50年前在另一个世界上迈出的第一步产生了样本,让我们理解了月球的时机和演化。由于月球的形成是地球形成后的最后一个重大行星事件,月球的年龄也为地球提供了一个最小年龄。'