為大撞擊理論提供有力證據 月岩含有地球惰性氣體

     蘇黎世聯邦理工學院地球化學和岩石學研究所,他們的科學家研究非常細小的月球隕石,當中發現其成份含有令人信服的證據,證明月球與地球是從相同的物質形成,而且可能形成於四十五億年前的災難性撞擊之後。

     自從一九六0年代後期,阿波羅計畫(Apollo program)幫助科學家取得月球岩石以來,大撞擊學說(Giant Impact theory)成為月球形成的重要模型,大撞擊說指的是一顆約火星大小的天體撞擊原始地球,產生碎片聚集形成了月球。近期科學家分析月球岩石表明,月球與地球的地質特性有驚人的相似性,尤其兩個星球岩質相同的穩定同位素比率,代表兩者有共同起源。但要證明這件事並不容易,更重要的是,如何描述確切影響的性質和撞擊後時間序都是重要的挑戰。

     來自月球的玄武岩隕石,主要是由月球地下熔融岩漿形成,當冷卻凝固後,仍被地表頂層岩石保護,隔開了太陽風和輻射。而一次高能撞擊事件,將這塊岩石從月球炸開噴飛至太空,部分隕石掉落冰天雪地的南極洲,令這類岩石相對容易找到。

     研究團隊分析六個月球隕石樣本,發現隕石微小玻璃碎片含有氖氣和氦氣等稀有氣體,與地幔發現的氣體一致。這些氣體也存在於太陽風,但來自月球地表下方的隕石樣本,並未暴露於太陽風,意味著這些氣體必須是不同來源。同時科學家使用強大質譜儀進行分析,排除了隕石受太陽風和外源污染的可能性,故惰性氣體很可能起源於陸地。此發現不僅證實了大撞擊理論,也有助釐清此影響的性質。

     早期月球形成模型表明,大撞擊說是適度緩慢的撞擊過程。但最近月球形成的模型,提供其他可能產生相同結果的選擇,包含了與快速旋轉的原始地球發生高能撞擊,將產生的碎片和蒸發物質組成的熔融圓盤,並凝結形成月球。

     研究團隊提出兩種關於惰性氣體如何鎖在月球內部說法,第一種情況是月球形成後,初期環境充滿岩漿海,需要幾百萬年才能冷卻凝固,撞擊事件就提供充足時間,讓物質傳遞至月幔,並與整體月幔進行混合。第二種情況,月球是從撞擊後地幔碎片吸積形成,使惰性氣體直接儲存在月球月幔內,就像儲存在地球地幔一樣。

     現在大撞擊理論幾乎可得到驗證,研究團隊發現的證據令人信服,但還有更多需要解決的問題,團隊正為掌握精確初始撞擊事件的確切性質而努力,繼續研究月球隕石內其他更難辨識的惰性氣體,如氙氣和氪氣,這些研究於未來可能發揮作用。以上相關研究發表於《SCIENCE ADVANCES》期刊。◇(天文小姐姐)