“火星”撞地球导致月球诞生

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科学家声称从阿波罗登月计划带回的月球岩石中发现了一些不一样的痕迹，其中记录了关于月球在数十亿年前所受到的影响和撞击发生的事件，这些证据最终可能揭开月球的形成之谜。根据最新的分析显示，阿波罗登月计划中收集到的月球岩石中锌元素同位素富集信息记载了在远古地球时期发生的惊天大碰撞，一颗体积如火星般大小的星球与地球碰撞，或导致了月球的形成。

如果地球缺乏月球这样的卫星，那么地球上可能并不会存在生命，由于月球存在所产生的潮汐效应导致了地球上出现潮涨潮落的现象，正是由于潮汐作用的出现使得地球海岸线盐度环境的剧烈波动，促进了原始DNA等生物分子的演变。根据行星学家弗雷德里克·穆瓦尼耶（Frederic Moynier）博士介绍：“岩石中出现的锌元素富集或源于岩石的快速蒸发现象所导致的重原子浓缩。”研究人员分析的对象来自美国宇航局阿波罗登月计划中11号、12号、15号以及17号任务中所带回的近20个月球岩石样本。
来自美国圣路易斯华盛顿大学的弗雷德里克·穆瓦尼耶博士认为我们想要发现的是玄武岩，因为它们来自于月球内部以及可能具有能代表月球组成的信息。科学家们一直在上个世纪七十年代的阿波罗计划带回的月球岩石中寻找关于同位素分馏的痕迹。相比较于地球上陆地形成的岩石或者火星岩石而言，月球岩石中的锌元素含量会偏低一些，但是其中却富集着较重的锌同位素。根据行星学家弗雷德里克·穆瓦尼耶介绍：“我们测量了月球岩石中分馏值是此前所见过地球陆地岩石和火星岩石的十倍左右，因此这是一个重要的区别。”
地球和火星的球粒陨石中存在一些同位素组成的信息，其被认为是代表在太阳系形成时期原始的气体和尘埃云。对于月球岩石中所发现的重锌同位素富集现象，最有可能的解释为规模较大的天体事件促发了月球的形成过程，因此我们从锌同位素的数据理论可支持地月系统在数十亿年前存在巨大的影响。本文的研究人员穆瓦尼耶博士将该论文发表于《自然》杂志上，并认为这项工作也有利于研究地球的起源，因为月球的形成过程是地球上所分离的一大块物质。如果没有一个稳定的月球，那么地球上很可能是另一种非常奇异的世界。
科学家认为地球的自转将会更快，每日的时间就会更短一些，而且天气系统往往会呈现于极端且复杂的气候，事实上如此恶劣的行星环境并不适宜人类的进化。对于该研究的结果，穆瓦尼耶博士认为我们的发现是较新的提法，有着重要的影响，但是需确保其中并没有出现差错。本项研究结果发表在2012年10月18日的《自然》期刊上，提供了自月球岩石中发现挥发性物质消耗，大规模汽化事件的第一个物理证据。


对月球岩石进行的一项化学分析或许将迫使 科学 家修正有关这颗卫星形成的主导理论，即它是在一颗火星大小的天体于大约45亿年前撞击早期地球时形成的。
如果真是这样，月球应当承载着地球及其“第二位”母亲的化学信息。然而一项发表在3月25日出版的《自然—地球科学》杂志上的研究表明，月球的同位素构成反映的仅仅是地球的贡献。
美国芝加哥大学的张军军（音译）和她的同事利用一台质谱仪，对阿波罗计划在上世纪70年代采集的月岩中的钛-50及钛-47的元素丰度进行了迄今为止最为精确的测量。研究人员报告说，这两种同位素在月球上的比例与在地幔中发现的同位素比例是相同的，都在约4ppm（百万分之一）以内。
张军军指出，这给月球形成的模型提出了一道难题，因为与幼年地球相撞的任何火星大小的天体据信都应该有不同的化学构成。对陨石的研究表明，这些天体具有的同位素钛丰度能够偏离地球值达600ppm。并且因为模拟显示，第二颗天体对月球体积的贡献超过了40%，因此后者的同位素比例不应如此密切地反映地球上的比例。
张军军与同事的化学分析并非是对碰撞理论的首个挑战。研究人员早就知道月岩中的氧同位素比例与地幔具有类似的特征。但由于氧很容易在碰撞中蒸发，并且很容易在地球，以及由碰撞产生并最终融合成为月球的蒸气云和岩浆之间交换，从而使得这两个天体都能够达到类似的同位素丰度。然而张军军指出，钛并不容易蒸发，并且如果两个天体想要达到相同的同位素比例则更是难上加难。
张军军表示，还有其他关于月球形成的模型值得思考，例如分裂假说，即由于地球的离心力当时可能大于引力，因此造成月球是在地幔形成早期被抛出来的。
但美国科罗拉多州博尔德市西南研究所的行星科学家Robin Canup强调，尽管碰撞模型可能需要修正，可它还不能被放弃。她曾模拟地球与一颗质量大约是火星两倍的原行星——比之前的假设要重——的碰撞过程。结果表明，一颗更重的天体将完全改变地球最初的同位素构成，从而导致一颗新生的月球以及进化后的地球比之前的模拟具有更多的相似性。
张军军也承认碰撞模型还有它的可能性。如果新生月球的冷却速度比之前的预想还要慢，则将有足够的时间使钛同位素在蒸发云、岩浆和地球之间发生交换。在最近完成的关于月球在碰撞后的形成过程的模拟中，Canup和她的同事Julien Salmon便找到了一个形成时间更久的证据。他们在3月22日于美国得克萨斯州伍德兰德斯市召开的月球与行星科学会议上报告了这一发现。
张军军说：“我们的研究并不能提供有关月球起源的一个确定的答案。我们希望传递的信息是地球与月球之间的同位素同质性是地月系统演化的一个基本的新约束。”