科学家分析月岩成分 质疑传统月球起源理论

真觉

科学家分析月岩成分 质疑传统月球起源理论2012-03-30 09:44:35　网易探索

核心提示：美国和瑞士科学家对在月球矿石中发现的同位素进行了分析，分析结果显示流行的月球起源理论——巨大撞击假设可能并不成立。不过，绝大科学家都认同和接受这一假设，不会轻易放弃。

                               
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由于美国和瑞士科学家对月岩样本中同位素分析后得出的发现，主流月球起源论——巨大撞击假设遭遇挑战。
网易探索3月30日报道 美国《连线》杂志报道，美国和瑞士科学家对在月球矿石中发现的同位素进行了分析，分析结果显示流行的月球起源理论——巨大撞击假设可能并不成立。不过，绝大科学家都认同和接受这一假设，不会轻易放弃。瑞典隆德大学行星学家马赛厄斯·麦尔便表示这项研究虽然具有一定说服力，但他并不准备放弃巨大撞击假设。

绝大科学家认为早期的地球曾与体积和火星相当的行星“忒伊亚”发生相撞，巨大的撞击产生一个环绕地球的岩浆盘。这个岩浆盘最后形成距离我们最近的邻居——月球。这一月球起源理论就是所谓的“巨大撞击起源说”。电脑模拟结果显示，如果巨大撞击起源说符合物理学定律，岩浆盘中至少有40%的物质来自于“忒伊亚”。唯一一种能够验证巨大撞击假设的方式就是对从月球带回的岩石样本中特定元素的同位素进行分析。

绝大多数元素的原子都能以略微不同的形态存在，也就是同位素，不同同位素的质量存在微小差异。以氧元素为例，这种元素拥有3个同位素，即16O、17O和18O，每个原子核的中子数量存在差异。如果比较在地球上发现的任何两个氧样本，你会发现两个样本中的16O、17O和18O的比例基本相同。而在陨石样本或者火星等其他行星的样本中，氧同位素的比例往往存在差异。也就是说，如果一个样本中的氧同位素比例与地球上的样本相同，说明这个样本极有可能来自地球。
此前进行的研究发现，月岩样本中的氧同位素比例与地球上的样本相同。如果月球的40%来自于“忒伊亚”（假设拥有不同的同位素比例），巨大撞击假设显然面临挑战。不过，地球可能在撞击后不久与最后形成月球的岩浆盘进行氧气交换，这也就解释了为何氧同位素比例相同。

此项研究由美国伊利诺斯州芝加哥大学的张俊君（Junjun Zhang，音译）领导的地球化学家小组和瑞士伯尔尼大学的一位科学家进行，共对24个月球岩石和土壤样本中的钛同位素进行了分析。分析结果显示，50Ti和47Ti的比例也是一个理想的指示器——就像氧同位素比例一样——能够证明样本是否来自于地球。研究发现刊登在26日的《自然-地球科学》上。

研究人员发现，月球样本中的50Ti和47Ti比例与地球上的样本基本相同，同时不同于太阳系其他地区的样本。张俊君表示地球不可能与岩浆盘进行钛气交换，因为钛的沸点极高。“氧同位素很容易均匀分布，因为氧具有很高的挥发性，但钛同位素却很难做到这一点。”

如果巨大撞击假设无法解释月球如何起源，真正的情况又是怎样的呢？一种可能性是，一颗途径地球的天体从侧面撞击地球，导致地球加快旋转，向太空抛射一些物质，形成一个盘，盘内的物质聚集后形成月球。这种假设能够解释月球上的物质为何与地球相同，但也存在缺陷，例如很难解释月球形成后所有额外的角动量都到哪里去了。此外，研究人员也很难用这种理论驳倒巨大撞击假设。
瑞典隆德大学行星学家马赛厄斯·麦尔表示这项研究具有一定说服力，但他并不准备放弃巨大撞击假设。他说：“我认为科学家普遍认同的巨大撞击假设可能是正确的，即地球曾发生一次巨大撞击，形成一个盘，这个盘最后形成月球。但这项研究得出的发现也不容忽视，说明我们仍没有完全了解月球起源过程。我们仍需进行大量研究，揭开这个谜团。”麦尔并没有参与此项研究。（来源：美国《连线》杂志，编译：shooter）