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嫦娥五号解答:月球上那么多坑,这一场终极灾难如何而来

作者:佚名    文章来源:科学声音    点击数:    更新时间:2020-12-15

       来源:科学声音

   到发文的时候为止,嫦娥5号仍然在环绕月球的轨道上运行,看时机合适就会开发动机加速,飞离月球的引力范围,踏上回家之旅。加速也不是一蹴而就,需要分3次加速才能达到足够的速度。这一次,嫦娥5号从风暴洋的北部取了2公斤的土壤和岩石样本。如果顺利返回地面的话,够科学家们忙上一阵子的,不知道要发多少篇顶级期刊的论文。为什么大家对这次取样这么关注呢?因为月球还有太多的未解之谜让科学家们挠头。比如说月亮到底是从何而来呢?月亮实在是太特殊了。水星和金星是没有卫星的。火星从小行星带里俘获了两个歪瓜裂枣。唯独月亮又大又圆,比例大得出奇。所以,月球的起源就成了一个谜。

 

月球岩石样本

   当然,月球之谜还有很多。阿波罗登月总共采集了380公斤的月球土壤和岩石标本,苏联的月球系列探测器也带回了400克左右的月球岩石和土壤。英国谢菲尔德大学的科学家们分析了来自阿波罗计划的4个独立的样本,综合苏联月球探测器的样本,他们发现了一件非常奇怪的事情——有些岩石标本属于陨击熔岩。也就是因为陨石撞击的巨大能量而熔化,后来又冷却下来变成了一块岩石。这些陨击熔岩就代表着一次又一次的陨石撞击。经过放射性同位素分析,这些陨击熔岩普遍都是39亿年前形成的。同一年,加州理工的科学家团队也得出了类似的结论。地球上很难找到年龄超过38亿年的岩石,由此,38亿年前的事儿,我们只能依赖从月球上取回的样本,以及从太空掉下来的陨石。加州理工的团队发现,从月球上采集的陨击熔岩的年龄集中在39亿年前,上下不过5000万年的一个狭窄区间之内。按照概率分析,这段时间内月球被陨石砸得非常惨,被陨石撞击的概率大增。所以,他们就把这件事成为终极月球灾难。不过这个名字后来被改称了后期重轰炸期,也可以翻译成晚期重轰炸期,简称LHB

 

人类着陆器的位置分布图

   不过当时用的放射性元素分析毕竟比较粗糙,因此很多人对这个结论还将信将疑。而且总是有人怀疑,阿波罗任务和苏联月球系列探测器取得的样本太少,只能代表月球表面4%的面积,不能说明问题。到了2000年,科学家们找到了新的办法。那就是利用月球陨石来做分析。当小行星撞击月球表面的时候,说不定就会有块石头被崩飞了,月球引力很小,用不了多大力气就可能飞出月球的引力范围,反而被地球捕获,最后掉到地球上成为陨石。我们不知道月球陨石到底来自于月球的什么部位,应该是具有更强的随机性,更能说明问题。经过分析,这些陨石的年龄起码达到了38亿年。说明在38亿年前,的确是发生过一系列非常密集的撞击事件。那么,38亿年~41亿年前这段时间为什么会出现陨石乱飞的情况?早不砸晚不砸,偏偏这时候乱扔砖头瓦块?科学家们用计算机对当时大行星以及各种小天体的轨道做了模拟计算。行星的轨道不是一成不变的,也会发生变化。大概就在38亿年前,老大哥木星和二师兄土星发生了轨道共振。所谓的轨道共振就是运转周期呈现了整数比,比如说12,土星每公转1圈,木星就转2圈。或者是23的比例,这种简单整数比造成的后果是非常严重的。这二位的引力可不是闹着玩儿的。

 

小行星带的各种小天体就被太阳系的老大和老二齐心协力给扔出去了。这二位当然是乱扔的,并没有特定的方向,偶尔有几颗不长眼的,就奔了地球和月亮。月亮被打得满脸包,地球也好不到哪里去。按照概率计算,地球上会出现几个比我国版图还大的陨石坑。40个直径1000公里的陨石坑。直径超过40公里的陨石坑足有2.2万个。从时间上看,每100年就轮上一次大灾,这日子彻底没法过了。

   至此,似乎是证据确凿,电脑的模拟计算也是非常值得信赖的。似乎后期重轰炸期这件事儿可以板上钉钉了。但是,且慢且慢,美国2009年发射了月球勘测轨道飞行器,这家伙绕着月球拍摄了清晰度非常高的照片。发现月球上的雨海有物质被抛射到了隔壁澄海。澄海、雨海和酒海是月球上三个非常大的撞击坑。小天体砸出雨海这个坑的时候,很多喷溅出来的碎石颗粒被扔到了隔壁的澄海撞击坑里,抛射物质会留下痕迹,这事儿错不了。

 

月球表面地形

   这下坏菜了,当年阿波罗登月行动从澄海地区采集的样本还算不算数?拿回来的是澄海本地的石头,还是隔壁雨海溅出来的物质?现在已经说不清了。科学家么现在陷入了僵局。所以,他们是早也盼,晚也盼,盼望嫦娥5号的取样来到身边。嫦娥5号取样的地点远离了阿波罗取样的中纬度地区。而且这个地区的年龄要比阿波罗取样的地区年轻很多。到底存在不存在一个集中的后期重轰炸期,就靠嫦娥5号一锤定音了。嫦娥5号取样返回在科学上的意义,就是这么重要。科学家为什么会对后期重轰炸期这么感兴趣呢?因为这还牵扯到另外一个大问题,那就是地球上的水从何而来。有关地球上水的来源,科学家们提出了几个方向,首先是太阳风吹来了大量的氢离子,这些氢离子后来和氧元素结合形成了水。在地球大气的高层,每年可以产生1.5吨的水。即便是经历46亿年,产生出来的水也才不过67.5亿吨,三峡水库的库容都有393亿立方米,这点水几乎可以忽略不计。

 

蛇纹石

第二个可能性是地球形成的时候,从娘胎里带来的。如果你家有岫岩玉做的首饰,你肯定想不到这里面是含有水分的,岫岩玉就是一种蛇纹石,蛇纹石里就含有大量的结晶水,大概能超过10%,可是谁也没见过石头能挤出这么多水来,因为水融合进了每个岩石的分子之中。在地球的深处,到处都是这种含水的岩石,总量非常惊人。如果有一小部分变成液态水,随着地质活动或者是火山喷发来到了地表,那数量可相当可观。根据科学家的计算,这些水量大概能有全球总水量的一半。那么,另一半是哪里来的?很有可能就是由小行星撞向地球的时候带来的。哪个阶段地球挨撞的机会最多呢?当然是后期重轰炸期嘛。

 

雪线

小行星上哪里来的这么多水呢?其实呢,太阳系里根本就不缺水。但是,大部分水分都在遥远的小行星带以外。为啥呢?这就涉及到一条所谓的“雪线”。距离太阳越近,光照越是充足,温度也就越高。水都是以蒸汽的形式存在的,甚至会被强辐射分解。只有远到一定程度,温度足够的低,水才有可能凝结成小冰颗粒,沾染在灰尘上。灰尘带着水份逐渐凝聚,形成大石头,逐渐碰撞累积,最后变成大的天体。所以啊,彗星干脆就是个“脏雪球”。小行星上的水份也不少。后期重轰炸期的毁灭性的灾难反而可能给我们送来了生命诞生最重要的物质——水。但是,科学家们也发现了问题。氢有一种同位素叫氘,分析小行星或者是彗星上的水分的氢和氘的比值,发现和地球上的是不相符的。这到底是怎么回事儿,还需要我们对小行星展开更详细的勘察。最好是派个探测器去打探打探。现在,越来越多的科学家意识到,太阳系形成的早期,远不像我们想象的那么简单。到底小行星或者彗星带来多少水?地球本地有多少水?是在地壳形成之前还是之后?这些都是要通盘考虑的。

 

罗塞塔号拍摄的丘留莫夫-格拉西缅科彗星

   总之,要想解开这些谜题,还是要靠航天技术才行。我们需要更多的像罗塞塔号和隼鸟2号这样的探测器。只有大力发展深空探测技术,才能改变天文学只能看,不能摸的状况。但愿我们自己的小行星探测器早点上路吧。

 

 

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