月球是我们太空中最近的邻居，也是人类唯一踏足过的天体，但我们仍在了解它。事实上，地球的月球可能比科学家们之前认为的要早 4000 万年。通过对 1972 年阿波罗宇航员带回的晶体进行逐原子分析，一组地球化学家和全体科学家现在计算出，这颗火成岩天体的年龄至少为 44.6 亿年。这些发现发表在《地球化学视角通讯》(Geochemical Perspectives Letters) 杂志上的一项研究中，该研究于今日发布。
交织的命运
根据从月球表面回收的样本，我们知道月球形成于四十多亿年前，当时一个火星大小的巨大物体撞击了非常年轻的地球。在这次碰撞中脱离地球的最大一块物质成为了我们的月球，并且从那时起就与太阳系交织在一起。
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研究合著者、宇宙化学家菲利普·赫克 (Philipp Heck) 告诉《流行科学》：“地球上的生命与月球一同演化，而月球对地球上的生命有着影响。”“它激励着我们，这反映在文化遗产中，但也带来了其他有益的影响，比如稳定地球的自转轴。”
赫克是芝加哥菲尔德博物馆陨石收藏的策展人，也是芝加哥大学的教授。他说，研究月球还有助于我们了解自己的星球，因为它们的地形存在差异。
赫克解释说：“由于火山活动和风化作用，地球的表面要年轻得多，因为[这里的]地质活动非常多。”“月球的表面基本上是太阳系动力学的档案。这是我们在地球上没有的记录，但我们星球的演化与早期太阳系发生的这些撞击有关。”
历史视角
在这项研究中，研究小组查看了阿波罗 17 号乘组带回的月球尘埃。1972 年的月球着陆任务包括美国国家航空航天局地质学家哈里森·施密特 (Harrison Schmidt)，他收集了多块岩石带回地球进行研究。他的样本包含数十亿年前形成的非常小的晶体，这些晶体可以帮助指示月球的形成时间。
撞击地球并形成月球的物体产生的能量熔化了最终成为月球表面的岩石。这为我们提供了自月球出现以来就存在的元素与后来才出现的元素之间的线索。例如，锆石，一种在地球和月球上都能找到的银色金属，在熔融的月球表面无法形成并生存；目前月球上存在的任何锆石晶体都必须在岩浆海冷却后形成。因此，确定这些结构的年龄可以揭示月球的最小可能年龄，假设它们在撞击后立即出现。
逐原子观察
研究人员先前曾提出月球比估计的要老，但这项新研究首次使用了一种名为原子探针断层扫描的分析方法，从人类检索到的最古老的月球晶体中精确确定了年龄。
研究合著者、行星科学家詹尼卡·格里尔 (Jennika Greer) 在一份声明中说：“在原子探针断层扫描中，我们首先使用聚焦离子束显微镜将一小块月球样本打磨成一个非常尖锐的尖端，几乎就像一个非常精密的卷笔刀。”“然后，我们使用紫外激光从尖端的表面蒸发原子。原子穿过质谱仪，它们移动的速度告诉我们它们的重量，这反过来又告诉我们它们的成分。”
这种逐原子分析揭示了锆石晶体中有多少经历了放射性衰变——这是一种原子因不稳定的结构而脱落质子和中子的过程。然后它们会转变成不同的元素，就像铀衰变成铅一样。根据转化的量和不同化学同位素的已知半衰期，专家可以估算出样本的年龄。
赫克在声明中说：“放射性定年法的工作方式有点像一个沙漏。”“在沙漏中，沙子从一个玻璃球流到另一个玻璃球，时间的流逝由下部玻璃球中沙子的堆积来指示。放射性定年法的工作原理类似，通过计算母体原子的数量以及它们转变成的子体原子的数量。由于转化率是已知的，因此可以计算出时间。”
研究阿波罗 17 号样本的团队发现，铅同位素（衰变过程中产生的子体原子）的比例表明这些晶体大约有 44.6 亿年的历史，因此月球也至少有这么古老。虽然这使月球的年龄回溯了 4000 万年，但与宇宙大约 137 亿年的历史相比，这仍然是很短的时间。
格里尔说：“能够证明你手中的这块岩石是我们迄今为止发现的最古老的月球部分，这真是太神奇了。它是关于地球的许多问题的锚点。当你了解某物有多老时，你就能更好地理解它在其历史中经历了什么。”
从阿波罗到阿尔忒弥斯
在未来的研究中，从这些几十年前的样本中提取的线索可以与即将到来的阿尔忒弥斯月球任务采集的样本结合起来。阿尔忒弥斯三号计划于 2025 年进行，将登陆并探索月球南极。阿波罗 17 号任务采集了位于风暴洋东缘陶氏-勒维特谷的样本，因此来自月球不同区域的晶体可能会带来难以想象的发现。
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赫克说：“我确信月球上还有更古老的东西——我们只是还没找到。我甚至认为我们在阿波罗样本中还有更古老的锆石。这才是样本返回的力量。”
新的样本和未来技术的进步相结合，可以进一步锚定我们太阳系形成的时间线。“也许在 50 年或 100 年后，甚至更久，新一代的科学家将拥有我们今天只能梦想的工具，来解决我们今天甚至无法想象的科学问题，”赫克说。“这些模板是留给子孙后代的遗产。”
