月球“多活”了至少十亿年 10亿年这个巨大的年代跨度背后,代表着怎样的演化历程呢?

成都商报 2021-10-18 01:12 大字

太古宙时地球和月亮模拟想象图今天环形山的叠置关系和叠置频度可以解释很多月球年代学问题早期月球岩浆海模拟想象图

人类,地月系统孕育的智慧文明。它能够不断超越自身的神话,不断完善自身对宇宙的认知。也许根本不用等到下一个十亿年,说不定一眨眼的时间,它便足以带着平和的好奇心,去拥抱星河深处的无限斑斓。 群星的故事,才刚刚开始。

估算

月岩的年龄

身在地球的我们,只需手持一台5-8倍放大倍率的普通望远镜,便可清晰观察到月球表面坑坑洼洼的陨击地貌。

当两个撞击坑相交,显然是“新坑覆盖老坑”。因此,只要观察月球表面密密麻麻撞击坑的连环叠覆关系,就能把月球表面不同区域岩层的先后顺序摆出来。

加之不同时期,月球遭受陨击的强度和频度截然不同(刚形成不久的月亮遭受高强度撞击频度极高,此后几十亿年却仅有零星陨击物造访),通过对陨击坑大小和频度进行统计,便可估算出月球某片区域的大概时代归属。但“数圈圈”有个致命问题。它只能告诉我们岩层的先后顺序和大致时代归属,却没法报出一个准确的年龄数值。

人类迄今采集的月岩样品并不多,但终归能够在海量“数圈圈”的序列里放上几个有具体数值的“地标”。嫦娥五号采回的样品就构成了最新的“地标”之一。

刘敦一教授团队进行了铅(Pb)同位素测年,同时结合陨击坑频度统计进行关联校正,最终确认嫦娥五号着陆区(风暴洋地区,Oceanus Procellarum)的岩石形成于20亿年前。

今天的月球是个冰冷的石头疙瘩。它何时彻底沉寂的呢?先前科学界普遍认为是30亿年前。嫦娥五号的最新研究,让月球地质运动的活跃历史足足延后了大约十亿年。

考虑到月球总年龄也不过45亿年。10亿年自然不是个小数目了。这个巨大的年代跨度背后,代表着怎样的演化历程呢?

不同的岁月

不同的往事

月球20亿年前有没有地质活性,谁说了算?当然月岩说了算啊——毕竟地质活动的最直观产物便是形形色色的岩石。如果测出一块月岩形成于距今20亿年前,自然就代表20亿年前月亮上有着活跃的地质运动。

研究所涉的月岩属于玄武岩,是地幔原始岩浆喷出地表后凝固形成的产物。这种岩石本身不算稀罕,月球上有、地球上也有。我们抬头赏月,那些暗色的部分就是玄武岩。1000多年前李白在峨眉山也赏过月,还写了诗。而峨眉山的金顶其实也是玄武岩。

月球刚形成时是一片岩浆海的状态,随后逐渐冷却,在冷却过程中,它岩浆体量也在一点点溃缩,仿佛一个逐渐干涸的池塘。

嫦娥五号采集的这些玄武岩,不仅年龄上比“池塘的最后干涸期”晚了10亿年,而且它的化学特征上也未见到任何不相容元素被浓缩的痕迹。

这些拼图拼在一块,自然呈现了一个新的、足够年轻的月球岩浆活跃周期。它在月球岩浆海彻底凝缩固结之后的十亿年,仍然向月球地表贡献了丰沛的新鲜熔岩(据估算大概2000 km3)。

月球的活跃期延长了十亿年。这个对人类来说已经几乎大到无感的数字,到底代表着什么呢?不妨用简单几句话梳理地球和月亮的简史,大家可能会对嫦娥五号的新突破体会更直观一些。

地月关系,从沉寂到活跃

地球诞生在46亿年前的太阳系尘埃里。

据现有理论猜测,在第一个十亿年里(4.6-3.8 Ga,“Ga”代表十亿年,下同),地球与另一个原始行星相撞,碎片融合为月球。之后数亿年,无数彗星密集地撞上新生的地月系统。这些太空脏冰块为地球和月球带来了丰沛的水。月球引力太小,水分很快挥发掉。庞大的地球则把这些水牢牢吸附在表面,汇为最初的海洋。在第一个十亿年的最后一幕,在这最初的海洋里,最初的生命诞生了。

紧接着是第二个十亿年(3.8-2.5 Ga)。地球上称为太古宙。经过前一个周期的混沌翻覆,地球开始进入相对稳定的演化时期。以至于这十亿年被称为“平淡十亿年”(Boring billion)。沐浴在黯淡的原始阳光中,地球生命非但没有衰亡,反而孕育出一种足以彻底改变后世的重要机制——光合作用。在平淡十亿年临近结束时,光合微生物已经彻底涤荡了地球的“污浊之气”,把大气层改造成了透彻的蓝天。这片蔚蓝的天穹一经出现,便再未消失在地球上空。

第三个十亿年(2.5-1.5 Ga),元古宙上半场。微生物仍旧主宰着世界。但在行星分异和板块运动的合力下,大陆的地基——真正的“大洲”出现了。按嫦娥五号的最新研究结果,月球在此时仍有着活跃的岩浆活动。当时或许可以看到这样的景象:在太阳系第三轨道上,地球缓缓漂浮着。蓝天、蓝海、荒凉的大洲,除了没有绿色,已与今日无异;圆月陪伴着它,银白、斑驳、却点燃着今日未见的红色光斑。那是汩汩流动的熔岩。

然后第四个十亿年(1.5-0.5 Ga),元古宙下半场。中途有段时间地球被完全冻结。等巨型火山彻底融穿地表冰盖时,地球再也找不回延续了三十亿年的荒凉沉寂了——生物圈在大冰期之后获得了爆破式发展,“微生物地球”结束了,宏观生物的各个门类同时登上地球舞台,一个热闹的时代就此开始。

热闹的时代,0.5 Ga-至今,只有不到十亿年的短暂时光。对这段时期,一句话概括就足够了:它的开头,寒武纪三叶虫遨游在蔚蓝的海洋;它的另一头,人类已经拥有了飞船和互联网。

只有在这样的尺度下,才很容易看出新的月球故事,陪伴着我们一起走到了生物剧变的前夜。

虽然后来月球仍不免沦为沉寂,但感谢这份沉寂,当此岸的地球在时间舞台上翻覆剧变、沧海桑田时,月球为我们留存了珍贵的远古史料。这一眨眼就是二十亿年。

当地球进入全新世,月球终于再次迎来了久违的活跃。遥远的回忆里,那岩浆汩汩的“烟火气”,让渡给了另一种全然不同的“烟火气”。它们叫嫦娥、叫露娜(луна)、叫阿波罗(Apollo)。但其实一个名字就够了,它叫人类。(果壳网)

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