月球可能比之前認為的還要老

作者 | 發布日期 2019 年 08 月 04 日 0:00 | 分類 天文 follow us in feedly


1969 年 7 月 21 日阿波羅 11 號登月成功,只逗留在月表數小時,採集後帶回地球的月岩樣本總重就達約 21.55 公斤,後續其他阿波羅任務也帶回不少。阿波羅任務首度成功登月 50 週年後,這些樣本仍帶給科學家不少驚喜,因為這些月岩樣本有不同成分,形成年代也不同,因此綜合這些月岩提供的訊息後,可得知每塊月岩樣本相對於月球內部及岩漿海固化的關係。

▲ 阿波羅 12 號任務收集的阿波羅第 12054 號樣本。(Source:Maxwell Thiemens/科隆大學

德國科隆大學(University of Cologne)地球科學家 Maxwell Thiemens 等人,綜合分析來自不同阿波羅任務帶回的月岩樣本的地球化學訊息後,測定月球形成年代應在太陽系形成後約近 5 千萬年。目前已知太陽系開始形成時間約在 45.6 億年前,那麼月球就大概是 45.1 億年前形成。這個結果比先前測定的月球形成於太陽系形成後 1.5 億年還早,換句話說:如果這項研究結果為真,那麼月球將比之前認為的還老 1 億歲。測定月球年齡是了解地球如何形成、何時形成及在太陽系最早期如何演化的重要線索。

現行月球形成理論較偏向所謂的撞擊說,在地球形成早期,有顆火星大小的原行星劇烈撞擊地球,而後撞擊碎片逐漸聚集形成月球。新誕生的月球表面被岩漿海覆蓋,當岩漿逐漸冷卻,形成各類岩石。所以從岩石的化學特性,可以反過來了解月球形成早期的歷史,進而了解太陽系行星的形成和演化歷史。

Thiemens 等人以稀有元素鉿(hafnium)、鈾(uranium)和鎢(tungsten)之間的相對關係為探索工具,了解生成月海玄武岩時,岩石融化的數量有多少,尤以鉿和鎢最重要,因為鉿的同位素鉿-182 會衰變成鎢-182,從這放射性衰變的半衰期可進行岩石的定年工作。這個放射性衰變主要發生在太陽系誕生後最初的 7 千萬年,所以從各個不同的月岩獲得的鉿與鎢含量,再與實驗室模擬的結果比對,這才得出早在太陽系形成後約 5 千萬年,月球就開始進入固化階段,這也顯示原行星劇烈撞擊地球的時間點是在固化階段之前,徹底解決了長久以來關於月球形成時間的科學爭辯。

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay