What!嫦五帶回那捧土中竟然有玻璃

2月22日,嫦娥五號采樣返回探測器帶回的月壤在人民大會堂首次公開亮相,一部分月壤也已經運抵國家博物館,即將面向社會公眾公開展出。嫦娥五號任務不僅是全人類44年來首次取回月壤,也是我們中國人第一次取回月壤,中國月壤的公開亮相頓時引發了全國人民的關注和熱議。

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新聞聯播也播放介紹了嫦娥五號取回的月壤,20倍放大下看到的月壤,無論是反射光還是透視光下,都能明顯看到褐色的玻璃狀物質。我們常見的玻璃都是人工燒制的產物,月球上怎麼來的碎小的玻璃呢?

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美國阿波羅登月是50多年前的事情,美國和其他國家的月球基地也還停留在紙面上,很顯然月球上的玻璃並不是人工產物。人造玻璃是高溫下生產的,同樣的天然高溫環境下也會產生玻璃,比如隕石撞擊高溫下岩石熔化再冷卻後就會形成玻璃狀物質。

1844年,英國科學家達爾文從澳大利亞獲得了一塊奇怪的玻璃質石塊(後來被命名為達爾文玻璃),當時對它的起源主要有兩種解釋:一是地球起源說,認為它是火山噴發的產物,或者隕石撞擊地球的產物;二是月球起源說,認為它是月球火山噴發或被隕石撞擊後飛濺出來的。

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後來的科學研究推翻了地球火山噴發說,而澳大利亞大范圍和廣泛存在的玻璃狀石塊分布,也間接否定了地球隕石撞擊說,月球起源說得到了人們的普遍認同。

古人想象中月亮上有嫦娥和玉兔,蘇東坡在千年前還寫下了月有陰晴圓缺的名句,但望遠鏡的發明打破了我們美好的幻想。低倍望遠鏡下月球的環形山歷歷在目,這些環形山正是月球被各種隕石撞擊後的產物。

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地球表面有一層稠密的大氣層,絕大多數隕石都沒落到地面就燃燒殆盡,只有較大的隕石才能落到地面。而月球沒有稠密大氣層的存在,大小隕石都能撞擊月球形成隕石坑。由於沒有大氣層緩沖降低隕石的速度,隕石撞擊月面的速度普遍超過12公里/秒,碰撞發生時會產生巨大的沖擊波和熱量,隕石表面和被撞擊的月面在一瞬間迅速熔化甚至氣化,同時大量物質在撞擊時飛濺而出。無論是留在月面還是飛濺而出的熔融狀物質,在冷卻後都能形成天然的玻璃,這就是嫦娥五號月壤中微小的玻璃狀石塊的來歷,也解答了達爾文玻璃的起源。

太陽系的大碰撞時代在39億年前結束,為月球留下了南極-艾托肯盆地等巨大的撞擊坑。此後隕石撞擊雖然不那麼頻繁,但根據美國月球勘測軌道器的觀測數據,月球上撞出隕石坑的形成率比先前的計算模型高出1/3。雖然月球沒有活躍的地質活動,這種頻率的撞擊仍能讓月球在8.1萬年後完成一次變臉。換句話說,由於月球仍在不斷頻繁被隕石撞擊,大量的玻璃狀物質也在源源不斷地產生,哪怕是表層的月壤也會含有不少玻璃狀物質。月球各處的月壤具體成分大不相同,但數十億年來日積月累下來,厚厚的月壤普遍含有玻璃狀物質。

美國阿波羅載人登月前,就曾對全世界採集到的玻璃狀隕石進行了大量研究,為後續研究航天員取回的月壤做好准備。嫦娥五號以及後續任務取回的月壤,也將為我國載人登月的月球地質研究奠定基礎。

來源:cnBeta