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科学家对月球撞击坑展开研究,有助于了解地球历史

菲律宾太阳娱乐登入网址 新浪科技 2019-02-20 15:11:43
[摘要]据国外媒体报道,拜恐龙所赐,小行星撞击在地球上可谓臭名昭著,但事实上,月球才是我们身边最伤痕累累的一位。

  据国外媒体报道,拜恐龙所赐,小行星撞击在地球上可谓臭名昭著,但事实上,月球才是我们身边最伤痕累累的一位。

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  图为月球和月球上较大、较新的撞击坑

  这是因为地球拥有“十八班武艺”,可以逐渐抹去小行星留下的撞击坑。这使想要研究太阳系中穿梭的碎片的科学家们倍感沮丧。因此有一项新研究决定利用坑坑洼洼的月球表面,追溯撞击地球与月球的碎片历史。而研究发现的迹象显示,大约2.9亿年前,地球周边地区比如今混乱动荡得多。

  “这是一项很酷的研究,将帮助我们更好地理解动力十足的太阳系,”美国密歇根奥尔滨学院物理学家妮可·泽尔纳(Nicolle Zellner)表示,“这项研究将启发人们展开思考、进行测试,这一点非常令人激动。”

  从太阳系的尺度来看,地球和月球靠得非常近,游离的小行星击中二者的概率几乎相同。(地球吸引的小行星可能会稍微多一些,因为地球引力更强,且表面积更大,但单位面积受撞击的概率相差无几。)

  科学家在地球上只找到了约180个撞击坑,而月球表面则多达数十万个。这是由于地球上的撞击坑会被风、雨水、海洋和板块活动逐渐抹除。“月球是研究撞击坑的完美对象,”该研究的主要作者、行星科学家莎拉·玛兹罗埃(Sara Mazrouei)指出,“那里的一切都亘古不变。”

  但为了追溯陨石撞击的历史,科学家不仅要找到撞击坑,还要估测出它们的年龄。而这一点在月球上比地球上困难得多,因为地质学家无法直接从月球陨石坑中采集样本,

  因此,负责此次新研究的团队决定采取一种出人意料的测量方法:分析陨石坑附近岩石在漫长、寒冷的月球夜间的储热情况。这种方法乍看似乎太过随意。但当一颗巨大的陨石击中月球时,便会产生一个撞击坑,撞击坑所在处的物质便随即飞散到撞击坑周围。随着时间的推移,这些飞散出的石块又会被稍小一些的陨石击中,分裂成更小的碎块,最终化为岩屑。因此该团队提出,陨石坑越古老,周围散落的岩石就越细碎;同理,陨石坑越新,周围的石块就越大。

  当月球从连续14天的白昼变为连续14天的夜晚,这些体积不同的石块的温度变化速度便会有所区别。“大块岩石在整个夜间都能保留一定的温度,但岩屑或砂石的热量则会迅速流失,”玛兹罗埃指出,“陨石坑越古老,大的岩石块就越少。”换句话说,冷却得就越快。

  因此玛兹罗埃和同事们分析了NASA月球勘测轨道飞行器搭载的仪器“Diviner”收集的热成像数据。该团队从中找到了111个他们知道年龄不到10亿岁的撞击坑,对它们的热规律进行了分析,然后利用了一个模拟月球岩石分解的模型,估测出了这些陨石坑的年龄。

  结果发现了一条十分有意思的规律:大约2.9亿年前,月球受撞击的频率陡然升高,几乎翻番。这说明当时太阳系可能发生了某种巨变。该研究团队提出,也许当时小行星带中有一大块岩石突然破裂,并游荡到了地球和月球附近。该团队又将地球上已知的陨石坑与研究发现相比,也发现了类似的规律,这说明科学家们发现了一系列数量不多、但很有代表性的撞击坑。

  但并非人人都信服这一结果。“这些结果的确很有意思,但我认为对得出这些结论的支持力度还不够。”普渡大学行星科学家杰伊·梅洛什(Jay Melosh)表示。他对该团队采用的石块分解模型格外存疑,认为无法解释为何石块体积越小、分解速度就越快。他还认为地球上的撞击坑数量太少,不足以开展令人信服的数据分析,担心该研究团队采用的样本规模太小。

  “不是说他们一定错了,但也不能说他们就是对的,我们只是还说不好而已。” 梅洛什指出。

  泽尔纳很清楚研究月球撞击坑的难度有多大,毕竟她曾经研究过由阿波罗号带回地球的月球样本中、由陨石撞击产生的小玻璃珠。但即使利用实验室中的技术,也很难确定这些玻璃的产生时间,而且这些样本都只来自月球表面的一小块区域。而如果采用轨道探测器的数据,虽然隔得比较远,但可以覆盖整个月球表面。这两种方法都不完美。

  “我们已经在现有条件下尽己所能了。”泽尔纳表示,“这就是科学研究,对不对?我们提出一个想法,然后设法验证这些想法。它们要么能经受住时间的考验,要么就经不住。”

  至于为什么要大动干戈研究月球的撞击历史,这三名科学家都给出了令人信服的理由。第一条、也是最关乎我们切身利益的一条:发生在地球上的陨石撞击往往会产生令人不快的副作用。

  “大家对地球受撞击的概率都很感兴趣,因为我们可不想落得和恐龙一样的下场。”梅洛什表示。那次陨石撞击造成了灾难性后果,抹去了地球上当时近四分之三的物种,不过这些物种的灭绝倒是为我们的哺乳动物祖先提供了发展壮大的空间。“那颗陨石是我们人类的幸运石,但对当时的其它物种来说就很惨了。”理论认为,如果我们对陨石撞击的了解足够充分,下次发生这种事情时,也许就能拯救自己于水火之中。

  而泽尔纳认为,如果能更好地了解太阳系,或许能帮助科学家进一步了解其它行星系的成型过程。

  玛兹罗埃认为此次研究是一个很好的例子,说明太阳系中的各个天体可以互相提供研究思路。该研究的共同作者之一已经开始展望针对水星的贝皮可伦坡号任务。该探测器上将配备一台与月球勘测轨道飞行器类似的仪器,将为陨石撞击研究提供新角度。

  地球很适宜居住,但科学家无法在地球上拼凑起这颗星球过去的历史。玛兹罗埃指出,我们必须研究月球、以及月球保存完好的坑洼表面,才能充分了解地球的经历。

  该研究论文发布在1月17日的《自然》期刊上。

编辑:齐少恒

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