What!嫦五带回那捧土中竟然有玻璃

2 月 22 日,嫦娥五号采样返回探测器带回的月壤在人民大会堂首次公开亮相,一部分月壤也已经运抵国家博物馆,即将面向社会公众公开展出。嫦娥五号任务不仅是全人类 44 年来首次取回月壤,也是我们中国人第一次取回月壤,中国月壤的公开亮相顿时引发了全国人民的关注和热议。

新闻联播也播放介绍了嫦娥五号取回的月壤,20 倍放大下看到的月壤,无论是反射光还是透视光下,都能明显看到褐色的玻璃状物质。我们常见的玻璃都是人工烧制的产物,月球上怎么来的碎小的玻璃呢?

美国阿波罗登月是 50 多年前的事情,美国和其他国家的月球基地也还停留在纸面上,很显然月球上的玻璃并不是人工产物。人造玻璃是高温下生产的,同样的天然高温环境下也会产生玻璃,比如陨石撞击高温下岩石熔化再冷却后就会形成玻璃状物质。

1844 年,英国科学家达尔文从澳大利亚获得了一块奇怪的玻璃质石块(后来被命名为达尔文玻璃),当时对它的起源主要有两种解释:一是地球起源说,认为它是火山喷发的产物,或者陨石撞击地球的产物;二是月球起源说,认为它是月球火山喷发或被陨石撞击后飞溅出来的。

后来的科学研究推翻了地球火山喷发说,而澳大利亚大范围和广泛存在的玻璃状石块分布,也间接否定了地球陨石撞击说,月球起源说得到了人们的普遍认同。

古人想象中月亮上有嫦娥和玉兔,苏东坡在千年前还写下了月有阴晴圆缺的名句,但望远镜的发明打破了我们美好的幻想。低倍望远镜下月球的环形山历历在目,这些环形山正是月球被各种陨石撞击后的产物。

地球表面有一层稠密的大气层,绝大多数陨石都没落到地面就燃烧殆尽,只有较大的陨石才能落到地面。而月球没有稠密大气层的存在,大小陨石都能撞击月球形成陨石坑。由于没有大气层缓冲降低陨石的速度,陨石撞击月面的速度普遍超过 12 公里/秒,碰撞发生时会产生巨大的冲击波和热量,陨石表面和被撞击的月面在一瞬间迅速熔化甚至气化,同时大量物质在撞击时飞溅而出。无论是留在月面还是飞溅而出的熔融状物质,在冷却后都能形成天然的玻璃,这就是嫦娥五号月壤中微小的玻璃状石块的来历,也解答了达尔文玻璃的起源。

太阳系的大碰撞时代在 39 亿年前结束,为月球留下了南极-艾托肯盆地等巨大的撞击坑。此后陨石撞击虽然不那么频繁,但根据美国月球勘测轨道器的观测数据,月球上撞出陨石坑的形成率比先前的计算模型高出1/3。虽然月球没有活跃的地质活动,这种频率的撞击仍能让月球在 8.1 万年后完成一次变脸。换句话说,由于月球仍在不断频繁被陨石撞击,大量的玻璃状物质也在源源不断地产生,哪怕是表层的月壤也会含有不少玻璃状物质。月球各处的月壤具体成分大不相同,但数十亿年来日积月累下来,厚厚的月壤普遍含有玻璃状物质。

美国阿波罗载人登月前,就曾对全世界采集到的玻璃状陨石进行了大量研究,为后续研究航天员取回的月壤做好准备。嫦娥五号以及后续任务取回的月壤,也将为我国载人登月的月球地质研究奠定基础。

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