溯鷹
科學(xué)家找到了最古老的地球巖石,年齡超過40億年。然而,說起來有些曲折,這塊巖石是在月球上保存下來的,直到大約50年前才被阿波羅14號重新帶回到地球上來。從月球上帶回來的巖石,科學(xué)家如何認(rèn)定它形成于地球?當(dāng)初這塊巖石又是怎么跑到月球上去的?這個故事,可就說來話長了。
地球46億歲了,和太陽系各大行星幾乎一樣古老。46億年來,地球一刻不停地塑造著自己的環(huán)境,日日新,又日新。在這個充滿活力的星球表面,還寄宿著一群同樣活潑的棲居者——生命。億萬年來,生命由簡單一步步走向復(fù)雜,并在復(fù)雜中一步步孕育出智慧。這是一個向前看的故事,我們叫它演化。
但處在演化進(jìn)行時的智慧生命——人類,卻把頭扭轉(zhuǎn)180度,往回看了起來:他們想弄明白地球的歷史脈絡(luò),想得到地球歷史原點(diǎn)的記憶。但很快,他們遇到了難題,這套支撐了生命不息演化的環(huán)境,對歷史檔案的保存卻是災(zāi)難性的。在時間的長河里涉足愈深,能夠解讀的檔案就愈發(fā)語焉不詳。至于地球出生時的細(xì)節(jié),已經(jīng)幾乎被它自己糟蹋完了。
活潑環(huán)境的代價
說穿了,昨日早已不在,想要挖掘舊日環(huán)境特征,只能尋找在當(dāng)時環(huán)境中對應(yīng)形成的堅(jiān)固記錄——也就是巖石。但在始終保持著活躍的地球上,永不停歇的風(fēng)化作用讓舊日環(huán)境破碎磨滅,持續(xù)不竭的構(gòu)造作用則讓舊日環(huán)境翻覆循環(huán)。在這些過程中,封存著遠(yuǎn)古記憶的巖石史料,不是被地表的風(fēng)雨磨成毫無意義的塵埃,就是被板塊的碰撞送入煉獄般的地幔,徹底熔化,成為孕育新生巖漿的素材。
想在這樣的艱難背景下一路保存至今,不僅僅需要物態(tài)上的穩(wěn)定,大概也需要一絲絲的幸運(yùn)。
迄今為止,地球上發(fā)現(xiàn)的最古老巖石是Acasta片麻巖,年齡接近40億年。那46億?40億年前冥古宙的這段時間呢?對不起,史料空白。
除了把目光投向時間的起點(diǎn)外,人們還在拓展空間的邊緣。我們的天然衛(wèi)星——月球,自然成為接納人類雄心的第一站。但值得記入史書的奇跡,并不只有太空步和月球車,還有那些被帶回地球的珍貴月巖樣品。在科學(xué)家手里,那是另一扇足以叩響新世界的大門。
月巖第14321號樣品,由1971年登月的阿波羅14號宇航員采自弗拉·毛羅環(huán)形山(Fra Mauro crater),是雨海隕擊事件中迸濺到月球表面的月巖碎片。近日,當(dāng)人們從這塊珍貴的樣品上切下新的一小塊研究時,卻發(fā)現(xiàn)“打開的方式”有點(diǎn)不太對:怎么感覺這塊不是月巖,而是一塊地球上常見的普通石頭呢?
阿波羅宇航員顯然不可能大老遠(yuǎn)飛到月球上去搞惡作劇。那么,為啥一塊地球石頭會封存在月巖內(nèi)呢?而且這還不是最撲朔迷離的地方。更令人匪夷所思的是,由于雨海隕擊事件本身發(fā)生于距今40億年前,不難推想,在雨海事件中被砸出來的這些月陸殘片,形成的時間必然要比40億年更早。這相當(dāng)于承認(rèn):這塊地球石頭,在月球上被靜放了40多億年!等等,40多億年前的地球巖石?這不正是回溯地球歷史的人們苦苦追尋的“圣杯”么?地球自身失落的記憶,居然出現(xiàn)在月球上?!
不是月巖的“月巖樣品”
月巖第14231號樣品是一塊礫巖,由許多更小的獨(dú)立巖屑相互黏合而成。它有著一個有趣的昵稱:大伯莎??茖W(xué)家開始注意到它的不對勁兒,是因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)它的其中一塊巖屑的成分壓根無法在月球環(huán)境下形成。
是的,巖石這種東西,也是要分產(chǎn)地的。
月巖的種類可簡單了。以成分看,你能在月面上找到的“土著”巖石,不外乎只有兩大類:斜長巖和玄武巖(如果不算從外頭飛進(jìn)來的隕石)。斜長巖是構(gòu)成月陸的主要成分,幾乎清一色由鈣長石這種單一礦物成分組成。當(dāng)月球最初還是一片巖漿海的時候,鈣長石逐漸從巖漿里結(jié)晶析出,它們比重較小,全部漂浮到巖漿海的表面,相互連接,最終凝成月陸。而在隨后的歲月里,剩下的巖漿也找到了機(jī)會涌出月表,充填了月面上的低洼盆地。這些巖漿一經(jīng)凝固,就形成了所謂的玄武巖。由于富含鎂鐵,這些玄武巖顏色較暗,構(gòu)成了我們今日清晰可辨的月面暗斑——月海。
而這次在大伯莎上切下的新碎屑,屬于上述哪一類呢?都不屬于。它是一塊長英質(zhì)巖,由石英(SiO2)和鉀長石(KAl3SiO8)組成。石英的析出,標(biāo)志著巖漿中二氧化硅達(dá)到飽和,這一條件在月球的原始巖漿中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的。而鉀也是一種和原始巖漿相性很差的元素,只有巖漿中的鎂鐵質(zhì)晶體析出得差不多了,它才會“極不情愿”地從巖漿中結(jié)晶而出。這樣的條件,月球上的巖漿也是達(dá)不到的。
那么,哪里的巖漿能滿足這兩種成分結(jié)晶析出的條件呢?地球。事實(shí)上,以這兩種標(biāo)志性物質(zhì)為特征的長英質(zhì)巖類,在科學(xué)家眼中幾乎是“地球巖石圈土特產(chǎn)”的代名詞。此外,科學(xué)家還進(jìn)一步測定了該巖石內(nèi)部的微量元素特征(它們與生成環(huán)境的對應(yīng)關(guān)系更精確),發(fā)現(xiàn)這塊碎屑形成于氧含量較高而溫度相對較低的環(huán)境。在科學(xué)家眼里,這照樣不是月球能夠提供的環(huán)境條件。40億年前,能完美滿足上述環(huán)境的地方只有一個,仍然是地球。
那么,為啥一塊地球巖石會出現(xiàn)在月球上?而且,早在40多億年前就飛了上去呢?
億萬年前的“登月工程”
阿波羅宇航員登月時可不光踩了些腳印、搬回些石頭,他們還在月面上擺了幾面鏡子。從地球朝這些鏡子發(fā)射激光,通過測量激光反射回地球所用的時間,人們就能計(jì)算出地月距離。幾十年來的測量顯示,激光返回地球的時間逐年都在變長。這意味著,月球每年離我們都更遠(yuǎn)了。天文學(xué)家經(jīng)過推算發(fā)現(xiàn),反推回40億年前的話,月地距離只有今日的1/3不到!
40億年前,冥古宙,太陽系剛走出一片混沌的原行星盤時代,盡管大大小小的星球都已經(jīng)逐步形成,但行星之間軌道的調(diào)整還是讓太陽系成為一片充滿危險(xiǎn)的地方:軌道相交了怎么辦?撞。軌道沒相交但鄰居挪跑了怎么辦?也得跟著調(diào)整,然后軌道改變,繼續(xù)撞。當(dāng)時,密密麻麻的小隕石撞向原行星如同家常便飯;而原行星和原行星相撞也照樣泛濫。在這樣的環(huán)境下,說不定哪顆“愣頭青”某天就一股腦朝著地球撞過去了。撞擊過程的能量太大,砸碎了地殼,迸飛了無數(shù)地球巖石的碎塊。許多碎塊飛著飛著,就再也沒落下。
沒錯,達(dá)到第一宇宙速度,飛向星辰大海了。
其中一些“發(fā)射成功”的小石塊,在突破地球軌道之外,很快就遇到了近距離守在地球上空的大月亮。月亮說,還是別星辰大海了,都過來陪我吧。就這樣,這些來自地球的小石塊完成了登月著陸,和月球地殼融為了一體。
但在當(dāng)時那個環(huán)境下,月球同樣不是一片寧靜祥和的樂園。距今40億年前左右,冥古宙后期重轟炸如期而至。無數(shù)小行星再一次把月球表面砸了一遍。當(dāng)那顆直徑差不多200千米的小行星砸出后來的月海盆地之時,不用想,自然又是無數(shù)小碎塊漫天飛。其中就包括我們的大伯莎。而且此時,它“懷中”還緊緊抱著上次地球挨砸時迸飛過來的那塊地球碎屑。只不過,大伯莎并沒能脫離月球引力的束縛而一去不復(fù)返。在月球上空劃過拋物線之后,它終歸還是落在了雨海盆地南側(cè)的弗拉·毛羅地區(qū)。
當(dāng)時的它還不知道,這顆星球短暫而活躍的歷史已經(jīng)走向尾聲。由于體積太小,月球的引力天然就無法在表面維持一個濃厚的大氣層,進(jìn)而驅(qū)動氣候令巖石圈迎風(fēng)沐雨;由于內(nèi)能太少,月球的熱量天然就無法在內(nèi)部維持一個對流的地幔,進(jìn)而驅(qū)動板塊構(gòu)造,令巖石圈挪移更替。月球的活躍只是一個表象,是冥古宙后期活躍隕擊期的一個被動的注腳而已。一旦隕擊期結(jié)束,月球和活躍徹底道別的日子就不遠(yuǎn)了。
這一切對于月球表面的巖石來說,卻是個值得慶幸的歷史分水嶺,因?yàn)樗鼈冃掖媪讼聛怼?/p>
遙看隔壁地球,巖石圈躍躍涌動,生物圈演化不息,一切都是不安分的,一切都是短暫的。新世界的地基貫穿舊世界的碎片,新世界再度成為舊世界,把明日讓給來者。地球永遠(yuǎn)在變,月亮永遠(yuǎn)靜觀。地月連線的距離,一側(cè)翻天覆地,一側(cè)沉默無言;荏苒時光中,這一等就是40億年。