美國科學家獲得更精確月面撞擊坑時間序列

新浪科技訊 北京時間2月18日消息，據物理學家組織網站報導，自從美國宇航員從月球帶回最后一批月球岩石樣品至今已經過去了40多年了。自那以后這些樣品接受了比一般的地質學樣品全面和深入的多的各種測試。一個由美國亞利桑那州立大學的科學家領銜的團隊近期通過創造性的運用激光微探針技術對阿波羅17號宇航員們帶回的樣品進行分析，獲得了月球表面隕石撞擊更加精確的時間序列。

隕擊坑是塑造太陽系行星體固態表面最為普遍的地質過程之一。月球表面滿目瘡痍的撞擊坑地貌記錄著當年曾經延續了整個太陽系歷史的隕星撞擊事件。科學家們對於建立月面撞擊坑的對年齡表尤其感興趣，這是因為月球是理解地球早期隕星撞擊歷史的重要媒介，在地球上，早期的撞擊坑早已被活躍的地質活動和侵蝕作用抹平消失。當然還有另外一個重要的原因，那就是由於早期太陽系內撞擊事件的普遍性，我們可以經由對月球表面撞擊歷史的研究來幫助推算其他內太陽系天體的表面年齡。

亞利桑那州立大學的“第18組實驗室”（Group 18 Laboratorie）由基普·霍吉斯（Kip Hodges）教授領銜，他們運用一種加裝在高靈敏度質譜儀上的紫外激光微探針對阿波羅-17號返回樣品中的氬同位素成分進行了分析。利用激光微探針測試40Ar/39Ar同位素的方法此前已經被廣泛應用於地質學樣品的地球化學定年，其中包括一些結構非常複雜的樣品，但這還是這種方法第一次被用於對阿波羅計劃取回的月岩樣品進行分析。

亞利桑那州立大學研究團隊此次所分析的樣品是一類稱稱作“撞擊熔融角礫岩”的岩石類型，簡單來這是一類由熔融玻璃，淹死碎屑以及礦物晶體碎粒混合膠結而成的岩石，其形成於隕星對月球表面的撞擊熔融。

當一顆隕星撞擊天體固體表面，將會釋放出巨大的能量，其中的一部分會以衝擊加熱的方式被釋放出來並造成目標岩體的熔融。這種極端環境條件將造成某些同位素定年體系被“重置”，尤其是那些在遭受撞擊的過程中發生了衝擊熔融的礦物類型。因此，科學家們在確定月球表面隕擊坑的對年齡時的做法一般就是用同位素地球化學的方法對目標岩石中受到衝擊加熱並達到熔點，並在那之后重新凝結的礦物成分進行分析，這樣得到的同位素定年結果就是撞擊事件發生的時間。

然而，月球岩石很多在數十億年的歷史中都曾經遭受了不止一次的嚴重裝置事件，在這一過程中其同位素體系被多次重置。這就讓同位素定年變得複雜而棘手。

一般的經驗認為，月球表面最大的撞擊坑應當是最大部分撞擊熔融物質的來源，因此几乎所有接受定年測定的樣品都必定與那些規模最大的撞擊坑有所關聯。

的確，有數量巨大的撞擊熔融物質是由形成撞擊盆地規模的大型撞擊事件的物，但近期由美國宇航局月球勘測軌道器（LRO）拍攝的圖像確認，即便是直徑僅有100米量級的小型隕擊坑同樣也會生撞擊熔融物。亞利桑那州立大學的研究人員在2月12日出版的《科學進展》（Science Advances）雜誌上報告了這項成果。

論文第一作者，亞利桑那州立大學地球與空間探測學院研究生卡梅倫·默瑟（Cameron Mercer）表示：“我們分析的樣品之一，編號77115，僅僅記錄下了一次撞擊事件，它可能與形成盆地的大型撞擊事件有關，也可能無關。相比之下，我們發現另一塊樣品，編號73217則保存有至少3次撞擊事件的記錄，事件跨度達數億年之久。並非所有這些都能夠與形成盆地的撞擊事件聯繫起來。”

樣品77115是由宇航員尤金·塞爾南（Eugene Cernan）和哈利森·施密特（Harrison Schmitt）在他們第三次也是最后一次月面行走時在第7采樣點採集的，其中記錄了單一的一次撞擊事件，其發生時間是在大約38.3億年前。而樣品73217則是在第二次月面行走期間由宇航員在第三采樣點採集的，其中記錄著至少有3次獨立的撞擊事件，發生的時間則是介於38.1億年至32.7億年之間。這項成果表明，一塊小小的樣品中可以含有在數十億年的時間跨度中多次撞擊熔融事件留下的記錄。

默瑟表示：“我們的研究結果強調了在分析樣品時考慮其撞擊定年的重要意義，尤其是那些擁有複雜，多種來源物源的樣品。這一原則不僅適用於我們目前擁有的月球岩石額隕石收藏，同時也一樣適用於我們在將來開展的載人或無人探測太陽系天體行動中取回的樣品。”（晨風）