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月球比想象的要老4000万年
一项新的研究表明，根据对月球晶体的研究，月球的年龄比先前估计的要大4000万年。
4亿多年前，当太阳系还很年轻，地球还在成长时，一颗体积与火星相当的巨大物体撞击了地球。从早期地球上断裂的最大碎片形成了我们的月球。但是，这一事件发生的确切时间一直是个谜。
在《地球化学观点快报》杂志上的一项新研究中，研究人员利用阿波罗宇航员于1972年带回的月球晶体，帮助确定月球形成的时间。他们的发现将月球的年龄推迟了4000万年，至少为46亿年。
“这些晶体是巨大撞击发生后形成的最古老的固体物质。由于我们知道这些晶体的年龄，它们可以作为月球年代学的锚点，”菲利普·赫克(Field Museum的罗伯特·A·普里兹克陨石学和极地研究的馆长，芝加哥大学教授，研究的高级作者)说道。
这项发现诞生于赫克与研究的主要作者詹尼卡·格里尔的合作。格里尔说：“我们的合作者，毕东·张和奥黛丽·布维尔，需要我们用纳米级的方法来全面了解这些样品。”
这项研究使用的月球尘埃样品是阿波罗17号宇航员于1972年最后一次载人登月任务中带回的。这些尘埃中包含了数十亿年前形成的微小晶体。这些晶体是月球形成时间的明显标志。
当火星大小的物体撞击地球并形成月球时，撞击的能量融化了最终变成月球表面的岩石。赫克说：“当表面像那样熔化时，锆石晶体无法形成并存活。因此，月球表面上的任何晶体必须是在这个月球岩浆海冷却之后形成的。”“否则，它们就会被熔化，它们的化学特征也会被抹除。”
由于这些晶体必须是在岩浆海冷却之后形成的，确定锆石晶体的年龄将揭示月球的最小可能年龄。合著者毕东·张的一项先前研究已经提出了这个年龄，但这项最新研究是首次使用被称为原子探针层析法的分析方法，它“确定”了这个已知最古老的月球晶体的年龄。
“在原子探针层析法中，我们首先用一个聚焦的离子束显微镜将月球样品削尖，几乎像一个非常高级的铅笔削尖器，”格里尔说。“然后，我们使用紫外激光蒸发掉这个尖端表面的原子。这些原子穿过一个质谱仪，它们移动的快慢告诉我们它们有多重，从而告诉我们它们是由什么组成的。”
这种逐个原子的分析是在北西大学的仪器上进行的，它显示了锆石晶体内多少原子经历了放射性衰变。
当一个原子的原子核具有不稳定的质子和中子构型时，它会发生衰变，脱落一些这些质子和中子，并转变为不同的元素。例如，铀会衰变成铅。科学家已经确定了这一过程需要多长时间，通过观察在样品中存在的不同铀和铅原子(称为同位素)的比例，他们可以判断它有多老。
赫克说：“放射性测年法有点像沙漏。在沙漏中，沙子从一个玻璃泡到另一个玻璃泡，随着时间的推移，沙子在下面的泡中积累。放射性测年法的工作原理类似，通过计数母体原子和它们转化为的女儿原子的数量。可以计算出时间，因为转换速率是已知的。”
研究人员发现的铅同位素的比例表明样品大约有46亿年的历史。因此，月球至少有这么老。
格里尔说：“能够证明你手里的岩石是我们目前发现的最古老的月球的一部分是令人惊奇的。它是对地球众多问题的一个锚点。当你知道某样东西有多老，你就能更好地理解它在历史上发生了什么。”
赫克说，知道月球形成的时间很重要，因为“月球是我们行星系统中的一个重要伙伴，它稳定了地球的自转轴，是一天有24小时的原因，是我们有潮汐的原因。没有月球，地球上的生活会有所不同。它是我们想要更好地了解的我们自然系统的一部分，我们的研究为整个画面提供了一个小的拼图。”