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月岩中钾同位素含量与地球有差异

有助构建月球起源新模型

2016-09-18 科技日报 聂翠蓉
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  美国华盛顿大学圣路易斯分校地球化学家王坤(音译)和同事利用他们去年研发出的高精确度同位素分析仪,测量出月球与地球中钾同位素存在微小差异。这一结果或对月球起源的大碰撞理论提出有力补充,有助于构建新的月球起源模型。该校官网12日介绍了这一发表在《自然》杂志的最新研究。

  王坤和同事对来自不同探月任务的7个月岩石样本中钾同位素的比例进行了检测,并与8个地球岩石样本的检测结果进行了对比。结果表明,与地球岩石中存在三种稳定钾同位素不同,月岩石中只测出钾-41和钾-39这两种同位素,并且较重的钾-41同位素所含比例最丰富。

  许多月球起源模型建立在上世纪70年代提出至今主导的大碰撞理论基础之上,该理论认为,月球因一个火星大小的星体强烈撞击初期地球后形成,许多天文观测结果也与该理论相符,比如月球与地球的大小比例;地球与月球的自转速率。许多据此假说建立的早期模型模拟结果表明,月球中大部分物质(60%到80%)来自碰撞星体而不是地球,月岩内同位素含量更应该与碰撞星体一致,而不是与地球高度相似。但2001年开始对月岩中氧等多种元素检测后发现,同位素含量和比例与地球岩石高度一致。

  为解释这种相似性,科学家们提出了许多月球形成的新模型。其中2007年提出的硅酸盐模型认为,低能碰撞使得两个天体的硅酸盐地幔混合,最终形成月球;另一个2015年提出的模型认为,高能碰撞将两个天体全部气化,形成巨大的超流体圆盘,一部分超流体最终结晶形成月球。根据预测,第一个模型中月球钾-41的含量比地球低,第二个模型中月球钾-41含量比地球高。这次的新检测结果似乎更支持高能碰撞模型。“或许只有高能碰撞才能制造高温过程,使得月球形成中较重的钾元素优先从蒸汽中凝结。”

打印 责任编辑:麻晓东

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