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該研究小組的研究結果最近發(fā)表在《Science Advances》上，其證明了月球從地球地幔中獲得了本土惰性氣體--氦和氖。這一發(fā)現(xiàn)加強了對已被廣泛接受的“巨大撞擊”理論的嚴格約束，該理論認為地球和另一個天體激烈碰撞后形成了月球。

從月球到南極洲的隕石

Patrizia Will檢查了NASA為她在蘇黎世聯(lián)邦理工學院的博士工作提供的南極收集的六個月球隕石樣本。這些隕石是由玄武巖構成，玄武巖則是在巖漿從月球內部涌出并迅速冷卻時產生的。在它們形成后，額外的玄武巖層開始覆蓋它們并使巖石免受宇宙射線，特別是太陽風的影響。冷卻過程導致了在巖漿中發(fā)現(xiàn)的其他礦物中產生了月球玻璃顆粒。

Will和研究小組發(fā)現(xiàn)，這些玻璃顆粒仍有來自月球內部的氦和氖的化學指紋（同位素特征）。他們的結果提供了令人信服的證據(jù)以證明月球繼承了地球本土的氣體。“第一次在月球的玄武巖材料中發(fā)現(xiàn)太陽氣體，而這些氣體跟月球表面的任何暴露無關，這是一個令人興奮的結果，”Will說道。

由于沒有大氣層的保護，小行星不斷地砸向月球表面。很可能需要一次高能量的撞擊才能將隕石從熔巖流的中間層彈出，這類似于被稱為月球海的廣闊平原。最終，這些巖石碎片以隕石的形式進入地球。許多這些隕石樣本是在北非的沙漠中撿到的，或在本例中，在南極洲的 “寒冷沙漠”中撿到，在那里它們更容易被發(fā)現(xiàn)。

在蘇黎世聯(lián)邦理工學院的惰性氣體實驗室里有一臺最先進的惰性氣體質譜儀，名為Tom Dooley--在感恩而死的同名歌曲中唱到過。該儀器的名字來自于以前的研究人員，他們曾一度將高度敏感的設備懸掛在實驗室的天花板上以避免日常生活中的振動干擾。

通過使用Tom Dooley儀器，研究小組能夠測量來自隕石的亞毫米級玻璃顆粒并排除了太陽風作為檢測到的氣體來源。他們檢測到的氦氣和氖氣的豐度比預期的高得多。

Tom Dooley非常敏感，事實上，它是地球上唯一能探測到如此最低濃度的氦和氖的儀器。它被用來探測默奇森隕石中70億年前的顆粒中的這些惰性氣體--這是迄今為止已知最古老的固體物質。

知道在NASA龐大的約7萬塊經批準的隕石收藏中尋找什么代表著向前邁出了一大步。蘇黎世聯(lián)邦理工學院教授Henner Busemann是地外惰性氣體地球化學領域的世界領先科學家之一，他說道：“我堅信，將有一場研究隕石材料中重惰性氣體和同位素的競賽。”他預計，很快研究人員將尋找諸如氙氣和氪氣等更難識別的惰性氣體。他們還將在月球隕石中尋找其他揮發(fā)性元素如氫或鹵素。

Busemann評論道：“雖然這些氣體不是生命所必需的，但了解這些惰性氣體中的一些是如何在月球的殘酷和暴力的形成過程中幸存下來的將是非常有趣的。這樣的知識可能有助于地球化學和地球物理學的科學家創(chuàng)建新的模型，更普遍地顯示這種最易揮發(fā)的元素如何在我們的太陽系和其他地方的行星形成中幸下來。”