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      封尘50年后,NASA将开启月球岩石样本用于研究

      2019-05-14 10:15     社会    

      史上登陆月球的第一人在回家之前曾有过最后一项任务——捡石头,能拿多少就捡多少,能找到多少就捡多少。他所收集到的物质,将构成人类史上从外星球采回的第一批样本。

      据美国《华盛顿邮报》12日报道,就在距离月球漫步结束还有不到10分钟时,“登月第一人”阿姆斯特朗,用钳子将大约20块岩石收集到一个专门的箱子中。觉得不够满,他又舀了13磅月球土壤放到容器中。

      如今,一汤匙当年的土壤,就坐落在休斯敦约翰逊航天中心的一个紧锁着的、没有窗户的实验室里。这汤匙土壤,则被放在一个密封的盘子中。它是阿波罗登月计划最伟大的科学遗产——将近850磅的月球岩石中的一部分。

      ↑阿姆斯特朗所收集的月球尘土和土壤样本,图据《华盛顿邮报》

      在过去50年的时间里,人类对这些岩石的研究已经改变了人们对月球的认知,揭示了月球的出生环境以及其斑驳表面的成因。如今,美国宇航局(NASA)决定公布3份全新样本以供研究——3份任何科学家都没有触及过的样本。

      Nasa所等待的合适时机

      就是当下

      据报道,接下来对真空密封岩心和长期冻结岩石所做的实验,将只能在样本被打开的瞬间进行,而且也仅能做一次。

      负责阿波罗计划岩石收藏的瑞安·齐格勒称,这便是岩石从月球上取回后一直被保留下来的原因。NASA等待的是合适的科学家、使用恰当的技术,在合适的时间内对其进行研究。

      ↑一块较大的月球岩石样本,图据《华盛顿邮报》

      今年是阿波罗计划登月50周年,人们对重返月球的研究也重拾了兴趣,因此齐格勒称,NASA等待的合适时机就是当下。

      NASA的月球样本实验室建造于上世纪70年代,是一个如同迷宫般的存在,里面由闪闪发光的金属柜和一尘不染的油毡地板构成,专门用来存放六次探月任务中带回的岩石。

      该实验室配备了极为精密先进的暖通空调系统,可保证室内空气比室外干净1000倍。科学家们只有在穿上全套特制的白色连衣裤、帽子和靴子后才能进入,目的是为减少污染。

      ↑工作人员必须穿上全套装备才能入内,图据《华盛顿邮报》

      齐格勒说,这里存放了太阳系中最有价值的岩石。看看它们曾揭示过哪些知识你就会明白原因。

      在阿波罗登月计划之前,科学家们对月球的来源一直没有达成统一认识。

      它与太阳系格格不入——相对其行星来说,它的体型要比任何其他卫星都要大。

      部分科学家认为,它曾是个独立的物体,但却被地球的重力所“捕获”。其他科学家则认为,月球是在行星从一个原始的尘埃盘合并而成时,沿着地球轨道形成的。当时许多教科书中则写道,月球实际上是地球自转时甩出去的一团东西,太平洋被认为是这段远古时代损失中留下的一个“伤疤”。

      所有这些理论,在科学家们见到首块阿波罗计划带回的岩石时便被立即丢弃。

      月球材料极为古老——其年龄可追溯至45亿年前。虽然它们所包含的许多化学物质和地球上岩石一样,但它们的“挥发物”含量低得极为惊人,部分材料还具有只有在灾难发生时才会形成的特性——比如流星雨、火山爆发以及来自太阳的粒子流等。

      “大碰撞说”

      解释月球起源

      “阿波罗11号”返回地球的6个月后,在一场探讨月球初步发现的研讨会上,没有人能就所有这些证据的意义达成一致意见。

      就在会议接近结束时,地质学家约翰·伍德解释了这些线索是如何组合到一起的。他意识到,阿姆斯特朗匆忙采集的月球土壤中,那种奇怪的白色斑点其实是一种名叫斜长岩的特殊岩石,该岩石通常是矿物长石在熔融岩石中结晶而成。

      伍德推理称,月球在某个时刻肯定被岩浆海洋完全覆盖过,当时的斜长岩就像冰山一样浮在表面。

      为了证实伍德的理论,科学家们需要更大而且更好的样本。他们在1971年找到了他们想要的东西,当时“阿波罗15号”宇航员詹姆斯·欧文和大卫·斯科特在月亮北半球的火山口边缘找到了一块半磅重的斜长岩。

      当把岩石外部的灰尘擦掉之后,斯科特意识到自己找到了什么,当他展示给欧文看时,欧文欣喜地笑了。

      这份样本就是后来人们所知道的“创世纪岩”——它帮助科学家们阐释了月球的起源。如今,该岩石坐落在自己的玻璃容器中,距离阿姆斯特朗带回的那汤匙土壤不远。

      ↑休斯敦约翰逊航天中心里的月球样本,几乎处在一个纯氮环境中,图据《华盛顿邮报》

      根据这一理论,大约在45亿年前,一颗以希腊月亮女神之母名字命名的古老巨行星“忒亚”(Theia)与新形成的地球发生了撞击。这一撞,使“忒亚”和地球都产生了巨大的震动,数百万吨的物质被撞飞至太空中。部分这些岩石沿着地球轨道进行了合并,由此形成了月球。其中重量最重的部分沉入地球的中心,而一些质量较轻的物质则浮在了岩浆海洋表面并结晶,形成了由斜长岩构成的薄壳。

      当这一“大碰撞说”在上世纪70年代中期首次被提出时,许多研究学者们对此持怀疑态度。这一“大碰撞说”的提出者之一、天体物理学家阿拉斯泰尔·卡梅隆称,当时这一想法被许多同僚们驳斥,认为其似乎太过武断和奇怪。

      但卡梅隆指出,似乎只有大碰撞说才能符合目前这些证据的呈现。它必须足够大到产生覆盖全球的岩浆海洋,才能形成斜长岩壳,它还可以解释了为何月球和地球的化学“指纹”如此相似——它们都是从相同的爆炸岩石中生成,它还能解释月球岩石材料中为何挥发物含量极低,应该是地球和忒亚相撞时被吹到了太空中。

      宇航员们在月球表面所作的科学实验数据同样支持这一假说。宇航员们在后来的阿波罗任务中携带了地震检波器,发现月球中心的铁含量相当少。这也符合“大碰撞说”的推测。

      科学家们将分工协作

      开启探月新篇章

      “当然了,目前的研究还不完全。”齐格勒称。

      NASA希望这3份从未触及的新样本将帮助人们回答未解的问题。部分科学家们将研究已被冷冻封存近50年的岩石中水分的痕迹。还有科学家将研究这些物质中的挥发分子。另有几个团队将合作,检测在月球表面就被宇航员们封存在真空管中的物质。在月球上捕获的气体,可能携带有月球物质如何被辐射所改变的线索。

      ↑休斯敦约翰逊航天中心的月球样本实验室,图据《华盛顿邮报》

      部分测量工作,比如对捕获气体的分析,只能在容器被打开的瞬间操作。科学家们将花费数月的时间进行预演,只不过预演中的样本是从南极洲取回的。

      将领导小组对气体进行分析的NASA行星科学家芭芭拉·科恩称,“开拓新事物是令人兴奋的,我们还不知道能发现些什么。”

      据悉,自从阿波罗计划1972年最后一次抵达月球之后,美国再也没有从月球带回任何新物质,而在4年后苏联的Luna24月球探测器计划后,也再没有月球岩石被带回地球。

      在科恩看来,开放阿波罗样本的计划对它本身而言更像是一场“迷你任务”,这是探索另外一个星球的又一次机会,也是探索月球故事的一个新篇章。

      红星新闻记者 王雅林 编译报道

      编辑 刘静

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