月球比之前认为的年龄近4000万年

通过分析1972 年阿波罗 17 号宇航员收集的微小月球锆石晶体，行星科学家重新计算了月球的年龄。尽管之前的评估估计月球已有 44.25 亿年的历史，但作者发现它实际上有 44.6 亿年的历史——比之前认为的大约早 4000 万年。

“这些锆石晶体是已知最古老的固体，是在巨大撞击后形成的，”芝加哥大学教授菲利普·赫克说。

“因为我们知道这些晶体的年龄，所以它们可以作为月球年代学的锚。”

研究中使用的月球尘埃样本是由阿波罗 17 号宇航员在 1972 年最后一次载人登月任务中带回的。

这些尘埃含有数十亿年前形成的微小锆石晶体。这些晶体是月球形成时间的明显迹象。

当一颗火星大小的原行星忒伊亚撞击正在生长的原地球并形成月球时，撞击的能量融化了岩石，最终形成了月球表面。

“当表面像这样熔化时，锆石晶体就无法形成和存活。因此，月球表面的任何晶体一定是在月球岩浆海洋冷却后形成的，”赫克教授说。

“否则，它们就会被熔化，它们的化学特征就会被抹去。”

由于晶体必定是在岩浆海洋冷却后形成的，因此确定锆石晶体的年龄将揭示月球可能的最小年龄。

之前的一项研究已经暗示了这个年龄，但新的研究标志着首次使用一种称为原子探针断层扫描的分析方法，该方法“确定”了这种已知最古老的月球晶体的年龄。

“然后，我们使用紫外激光从尖端表面蒸发原子。原子穿过质谱仪，它们移动的速度告诉我们它们有多重，进而告诉我们它们是由什么构成的。”

这种逐个原子的分析显示了锆石晶体内有多少原子经历了放射性衰变。

当原子的原子核中质子和中子的不稳定构型时，它会发生衰变，释放出一些质子和中子并转变成不同的元素。

例如，铀衰变成铅。科学家们已经确定了这个过程发生需要多长时间，并且通过观察样品中存在的不同铀和铅原子(称为同位素)的比例，他们可以知道它的年龄。

“辐射测年法的工作原理有点像沙漏，”赫克教授说。

“在沙漏中，沙子从一个玻璃球流到另一个玻璃球，随着时间的流逝，沙子在下球球中的积累表明了这一点。放射性测年法的工作原理类似，通过计算母原子的数量和它们转变为的子原子的数量。因为转化率是已知的，所以可以计算出时间的流逝。”

研究人员发现的铅同位素比例表明，该样本的年龄约为 44.6 亿年。因此，月球至少有那么古老。

“能够证明你手中的岩石是我们迄今为止发现的最古老的月球碎片，真是太神奇了。它是许多有关地球的问题的基点。当你知道某物有多古老时，你就能更好地了解它在历史上发生过什么，”格里尔博士说。

“了解月球何时形成非常重要，因为月球是我们行星系统的重要伙伴——它稳定地球的自转轴，这就是一天有 24 小时的原因，这就是我们有潮汐的原因。”

“如果没有月球，地球上的生命将会有所不同。这是我们自然系统的一部分，我们希望更好地理解它，而我们的研究为整个图片提供了一个小小的拼图。”

研究结果发表在《地球化学展望快报》杂志上。