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該研究小組的研究結(jié)果最近發(fā)表在《Science Advances》上，其證明了月球從地球地幔中獲得了本土惰性氣體--氦和氖。這一發(fā)現(xiàn)加強(qiáng)了對(duì)已被廣泛接受的“巨大撞擊”理論的嚴(yán)格約束，該理論認(rèn)為地球和另一個(gè)天體激烈碰撞后形成了月球。

從月球到南極洲的隕石

Patrizia Will檢查了NASA為她在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的博士工作提供的南極收集的六個(gè)月球隕石樣本。這些隕石是由玄武巖構(gòu)成，玄武巖則是在巖漿從月球內(nèi)部涌出并迅速冷卻時(shí)產(chǎn)生的。在它們形成后，額外的玄武巖層開始覆蓋它們并使巖石免受宇宙射線，特別是太陽(yáng)風(fēng)的影響。冷卻過(guò)程導(dǎo)致了在巖漿中發(fā)現(xiàn)的其他礦物中產(chǎn)生了月球玻璃顆粒。

Will和研究小組發(fā)現(xiàn)，這些玻璃顆粒仍有來(lái)自月球內(nèi)部的氦和氖的化學(xué)指紋（同位素特征）。他們的結(jié)果提供了令人信服的證據(jù)以證明月球繼承了地球本土的氣體?！暗谝淮卧谠虑虻男鋷r材料中發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)氣體，而這些氣體跟月球表面的任何暴露無(wú)關(guān)，這是一個(gè)令人興奮的結(jié)果，”Will說(shuō)道。

由于沒有大氣層的保護(hù)，小行星不斷地砸向月球表面。很可能需要一次高能量的撞擊才能將隕石從熔巖流的中間層彈出，這類似于被稱為月球海的廣闊平原。最終，這些巖石碎片以隕石的形式進(jìn)入地球。許多這些隕石樣本是在北非的沙漠中撿到的，或在本例中，在南極洲的 “寒冷沙漠”中撿到，在那里它們更容易被發(fā)現(xiàn)。

在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的惰性氣體實(shí)驗(yàn)室里有一臺(tái)最先進(jìn)的惰性氣體質(zhì)譜儀，名為Tom Dooley--在感恩而死的同名歌曲中唱到過(guò)。該儀器的名字來(lái)自于以前的研究人員，他們?cè)欢葘⒏叨让舾械脑O(shè)備懸掛在實(shí)驗(yàn)室的天花板上以避免日常生活中的振動(dòng)干擾。

通過(guò)使用Tom Dooley儀器，研究小組能夠測(cè)量來(lái)自隕石的亞毫米級(jí)玻璃顆粒并排除了太陽(yáng)風(fēng)作為檢測(cè)到的氣體來(lái)源。他們檢測(cè)到的氦氣和氖氣的豐度比預(yù)期的高得多。

Tom Dooley非常敏感，事實(shí)上，它是地球上唯一能探測(cè)到如此最低濃度的氦和氖的儀器。它被用來(lái)探測(cè)默奇森隕石中70億年前的顆粒中的這些惰性氣體--這是迄今為止已知最古老的固體物質(zhì)。

知道在NASA龐大的約7萬(wàn)塊經(jīng)批準(zhǔn)的隕石收藏中尋找什么代表著向前邁出了一大步。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院教授Henner Busemann是地外惰性氣體地球化學(xué)領(lǐng)域的世界領(lǐng)先科學(xué)家之一，他說(shuō)道：“我堅(jiān)信，將有一場(chǎng)研究隕石材料中重惰性氣體和同位素的競(jìng)賽。”他預(yù)計(jì)，很快研究人員將尋找諸如氙氣和氪氣等更難識(shí)別的惰性氣體。他們還將在月球隕石中尋找其他揮發(fā)性元素如氫或鹵素。

Busemann評(píng)論道：“雖然這些氣體不是生命所必需的，但了解這些惰性氣體中的一些是如何在月球的殘酷和暴力的形成過(guò)程中幸存下來(lái)的將是非常有趣的。這樣的知識(shí)可能有助于地球化學(xué)和地球物理學(xué)的科學(xué)家創(chuàng)建新的模型，更普遍地顯示這種最易揮發(fā)的元素如何在我們的太陽(yáng)系和其他地方的行星形成中幸下來(lái)?！?/p>