嫦娥五号公布最新成果,月球“多活”了至少十亿年

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 。
这一次 , 她要突破人类认知的边界 。
嫦娥五号公布最新成果,月球“多活”了至少十亿年
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嫦娥五号任务效果图|CNSA/CLEP
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AlexanderNemchin教授(来自澳大利亚科廷大学 , CurtinUniversity)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 。
嫦娥五号公布最新成果,月球“多活”了至少十亿年
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长征五号遥五运载火箭携带嫦娥五号探测器发射升空|新华社
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 。
距离地球毕竟38万公里之遥 , 科学家如何知晓月亮上的石头形成于何时呢?
答 , 数圈圈 。 算算术 。
这可不是小儿呓语 , 而是实实在在的科学方法 。
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 。
嫦娥五号公布最新成果,月球“多活”了至少十亿年
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环形山的叠置关系和叠置频度可以解释很多月球年代学问题|NASA'sGoddardSpaceFlightCenter
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 。
在天然条件下 , 很多放射性元素都是亲石元素(Lithophileelements) , 被牢牢锁死在岩石的微观结构、也就是由小小离子构成的规则网格——晶格里 。
被束缚在晶格里的放射性元素遵循衰变定律进行衰变 , 就如同岩石里安装了一只不停奏响的时钟 。 从“安装好”的那刻起 , 岩石中放射性元素的初始含量就固定下来 。 随着时间不停流逝 , 它们不停衰变 。