导读】月球可能主要是由一颗古老行星撞击地球后的残骸形成的。那么，月球在化学性质上为何跟地球如此相似呢？
长期以来，行星科学家们认为：地球跟另外一颗行星撞击之后，我们地球的这颗卫星就形成了。但是，对地球和月球的岩石所进行的研究结果表明，情况并非如此。对月球岩石成分的一项最新分析可能有助于最终解开月球形成之谜。这些月球岩石是“阿波罗”号的航天员带回地球的。
月球真是地球的一部分吗？
有关月球的形成，目前的看法是：在地球历史的早期阶段，一颗火星大小的行星倾斜着撞击到地球上；撞击摧毁了那颗行星，所形成的大部分碎块以及地球的部分碎块在地球周围形成了一个盘状带，盘状带中的碎块最终结合到一起成为月球。多数证据支持这个推测：当时形成的月球温度很高，将轻元素和水分蒸发掉，剩下了我们当今所看到的干燥的岩石卫星；月球有一个小型核心，与撞击行星的一部分和地球的外表部分共同构成相符合；地月系统旋转速度快，与斜向撞击相符合。
然而，有一项证据并不相符：月球岩石的成分。研究人员业已发现：作为陨石坠落到地球上的岩石，如果来自太阳系不同的区域，其构成成分就会有细微的差别。例如，其中的氧会以不同的种类呈现出来——同一种元素的不同种类被称为同位素。氧-16是最常见的一种，接下来就是氧-17和氧-18。氧-17的原子核中有一个额外的中子；氧-18有两个额外的中子。来自太阳系不同区域的陨石中，这些同位素的比例也有所不同。比如说：与小行星的岩石或地球的岩石相比，火星岩石的氧-17与氧-16之比就会大不相同。同位素比率是非常可靠的，研究人员利用这些比率来确定陨石来自哪里。
不解之谜如下：大碰撞假说预测，月球70%～90%的物质应该来自撞来的那颗行星，因此其同位素比率应该跟地球不同。但是，自从研究人员得到了“阿波罗”号带回的月球岩石并对其进行分析之后，没有发现地球和月球在同位素比率上存在任何重大的差别，对氧、钛、钙、硅、钨等元素的同位素研究均一无所获。
这一矛盾之处让行星科学家感到极为困惑，近年来他们甚至提出了几个非传统的假说来解释月球的起源。一个假说中提出：撞击之后地球材料和碎块圆盘之间可能发生了更加充分的混合；或者，如果地球被一颗同样大小的行星从正面撞来，那么它们的残余部分就会完全混合。另外的一种可能性是：快速旋转的地球可能被一颗小得多的行星击中，这颗撞来的行星没有为月球的构成提供多少材料。但是，这些假说仍然难以证明撞击事件到底如何演化成了当今的地月系统。
月球部分元素来自撞击行星
研究人员更倾向于坚持那个最初的普通撞击假说，因为它能够较好地解释许多情况。不久前，最新的研究结果发表在《科学》杂志在线版上，该结果给研究人员提供了一些希望：月球岩石的氧-17与氧-16之比明显高于地球岩石。研究人员之所以进行这项新研究，是因为最近德国科隆大学的丹尼尔·赫瓦兹带领一组研究人员将他们的质谱仪进行了升级，决定通过测量地月同位素来检验一下这台设备，这是一种具有原子级精度的超敏仪器。研究小组成员、德国哥廷根大学的安德烈亚斯·帕克说：“我们现在的分析条件要比其他实验室强出许多。”
研究小组开始分析作为陨石坠落在地球上的月球岩石，但他们发现：这些岩石在地球上经历了风化，使分析结果产生了偏差。因此，他们从美国国家航空航天管理局拿来“阿波罗”号分别在第11次、12次和16次航天任务中带回的一些月球岩石样品。他们从所有样品中提取了氧，然后使氧通过这台质谱仪，以测出每一种氧同位素所占的比例。分析结果为：月球岩石样品的氧-17与氧-16之比，比地球地幔中的岩石高出12ppm。“这一差异支持该观点：原地球跟一颗撞来的行星发生了剧烈的撞击，然后形成了月球。”研究小组在论文中写道。在一封电子邮件中，帕萨迪纳市加州理工学院的行星科学家大卫·史蒂文森评论道：“终于找出了同位素中的比例差异，我们有一种宽慰感，因为地月之间不存在任何差异是难以解释的。”
对于存在的差异，研究小组承认可能会有其他的解释，其中之一是：在撞击发生之后的某段时间里，地球遭受了氧同位素比率较低的物质碎块所带来的轰击。“现在找到了差异，许多科学家将会进行研究，去进一步证实或否定差异的存在，对于这种差异意味着什么，也将会展开激烈的争论。”
研究小组称：研究结果表明，地球材料和撞击行星材料在月球的构成中大约各占50%。此外，较高的同位素之比表明，撞击行星主要是由一种被称为“顽火辉石球粒陨石”的罕见材料构成的。绝大多数落在地球上的陨石是球粒陨石，但其中只有大约2%是顽火辉石球粒陨石。“顽火辉石球粒陨石的潜在重要性是很有趣的，但是对于最初结合在一起构成地球的天体材料，我们目前仅仅局限于推测，因为那些材料已经不存在了。”
编译：胡德良来源：美国《科学》杂志网站
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科学家发现月球比预想要年轻1亿年
据美国太空网报道，月球可能比科学家之前预想的要更年轻。有关月球形成的主要理论认为月球是由一颗神秘行星——大小相当于火星甚至更大，在45.6亿年前撞击地球产生的，也就是太阳系形成后不久。然而，对月球岩石的最新分析结果表明，月球很可能是这次巨大撞击后喷射至太空的残骸的合并体，它的实际年龄只有44～44.5亿年老。这项发现表明月球比之前预测的要年轻1亿年，这可能重塑科学家对早期地球以及它的自然卫星的理解。
科学家已经充分了解了太阳系的年龄(45.68亿年)，他们也能够精确确定相对较小的天体形成时期，例如小行星，主要是靠确定这些天体经历巨大的融化时间，因为这些天体碰撞和融化自身基本构造单元“微行星”时会产生大量的热。
例如对来自小行星维斯塔并最终落入地球的陨石分析结果显示，这颗530千米宽的太空岩石大约有45.65亿年历史。维斯塔冷却相对较快，且因为太小而无法保留足够的内部热量以驱动进一步的融化或火山活动。卡尔森解释道。
然而，确定较大的太阳系天体则相对更加困难。研究人员表示：“将研究对象转移到地球或者月球，那么获得的答案可能没有这么精确；与类似维斯塔的小行星相比，地球可能需要更长时间发展，且它在生长过程中的每一步可能都会抹去，至少遮蔽早期事件的踪迹。”
科学家的估计越来越精确，因为他们不断改善使用的工具，同时科技也在迅速发展。这些估计导致对月球形成时期的时间不断向前推移。据称，月球在剧烈的形成期曾拥有全球熔岩海洋。现在，对月球海洋里的岩石精确年代确定大约为43.6亿年。
在地球上，科学家发现了好几处重大熔化事件的发生地点，发生时间大约都在44.5亿年前，因此在同等时期发生了形成月球并重塑地球的灾难性撞击事件的证据在不断积累。研究人员这样说道。
小资料
月球惊现大量水资源
据国外媒体报道，美国俄亥俄州凯斯西储大学詹姆斯·范·奥尔曼(James Van Orman)教授的研究小组经过对阿波罗17号飞船从月球带回的岩石分析发现，月球岩石层富含水分，月球的水资源量是此前估计的约100倍。
之前的理论认为，月球是由一个巨大星球与早期地球碰撞产生的碎石块组成的，碰撞中产生的巨大热量使岩石中的所有水分挥发掉，因此月球的水储藏量很少。
奥尔曼研究团队通过对月球岩石的研究发现，一种晶体状岩石中的含釉物质阻止了水分和其他液体的挥发，这使得月球的地下岩石层可以储藏大量的水资源。
奥尔曼发现的含釉物质是一种岩浆结晶后形成的极小球粒，这种含釉物质残留在晶状岩石中。奥尔曼及其小组对上千个火山岩石颗粒进行了一年多的分析研究，最后在晶状岩石中发现了7个含釉物质颗粒，除了水，他们还在上面发现了氟、氯、硫等物质。
此前，美国宇航局曾通过探测仪器对月球的南北极进行了研究，都发现了大量冰。2009年，观测雷达Mini-SAR发现月球北极有40多个直径1.6~15公里的大坑，里面充满了冰，估计融化后的水储藏量达6亿吨。
看来月球上的水真是不少，或许会为人类以后的登月和移民带来便利。
