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        月球上哪來的透明玻璃球?

        2022-06-21 06:51:44ScienceBulletin
        初中生世界 2022年22期
        關(guān)鍵詞:斜長(zhǎng)月壤玻璃球

        文/Science Bulletin

        玉兔2 號(hào)月球車在月球背面發(fā)現(xiàn)了厘米級(jí)直徑的透明玻璃球,此類玻璃球在國(guó)際上是首次發(fā)現(xiàn)。中山大學(xué)肖智勇博士的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為,貧鐵的斜長(zhǎng)巖月殼在高速撞擊作用下,熔融物快速冷凝可形成大量此類透明玻璃球。它們記錄了重要的撞擊過程和撞擊歷史的信息,是未來月球探測(cè)任務(wù)的理想采樣目標(biāo)。

        高速撞擊作用是塑造月球表面地貌、影響月球地質(zhì)演化的主要地質(zhì)營(yíng)力。在持續(xù)的撞擊作用下,月球表面被一層厚度不等的月壤物質(zhì)覆蓋,其中含有大量的撞擊玻璃。玻璃微珠是月球撞擊玻璃的重要組成部分,形成于氣化物凝結(jié)和熔融物冷凝。和月球火山玻璃微珠一樣,月球撞擊玻璃微珠的直徑大多遠(yuǎn)小于1毫米。撞擊玻璃微珠是反演月壤物質(zhì)成分、記錄月表撞擊歷史的關(guān)鍵載體。

        人類首個(gè)月球背面軟著陸探測(cè)任務(wù)——嫦娥四號(hào),在月球上發(fā)現(xiàn)了數(shù)粒厘米級(jí)直徑的半透明的玻璃球。這是國(guó)際上首次在月球上發(fā)現(xiàn)的手標(biāo)本大小的、半透明的玻璃球(圖1)。相比之下,阿波羅宇航員在月球上發(fā)現(xiàn)了一些更大的撞擊玻璃球,直徑可達(dá)數(shù)厘米。這些玻璃球整體呈不透明的黑色,內(nèi)部常常含有大量的碎屑和氣孔(圖2)。

        肖智勇博士的研究團(tuán)隊(duì)使用玉兔2 號(hào)搭載的全景相機(jī)數(shù)據(jù),分析了這些透明玻璃球的顏色、形態(tài)和產(chǎn)出特征。研究發(fā)現(xiàn),這些玻璃球不是月球火山活動(dòng)或外來撞擊體直接降落的產(chǎn)物,它們是成分特殊的撞擊玻璃。參考主要月球巖石的熔體在冷卻時(shí)發(fā)生結(jié)晶的臨界降溫速率,研究人員注意到,組成月球高地月殼的斜長(zhǎng)巖具有很低的鐵含量,其熔體的臨界降溫速率小于5 K/s,是形成厘米級(jí)直徑的透明玻璃珠的最佳原巖。接著,研究人員探究發(fā)現(xiàn),著陸點(diǎn)附近很多撞擊事件可能形成了此類玻璃球。它們可能是月球高地月壤上常見的物質(zhì)。

        這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)撞擊機(jī)理研究具有重要的指示意義:

        (1)它們是記錄月球高地的早期撞擊歷史的關(guān)鍵信息載體。例如,這些玻璃球的形成過程可能和地球上廣泛分布的遠(yuǎn)撞擊玻璃(俗稱玻璃隕石)相似,將證明遠(yuǎn)撞擊玻璃是類地天體上撞擊事件的固有產(chǎn)物。

        (2)月球高地上的古老撞擊盆地可能也形成了大量的此類玻璃球,其形成年齡是反演內(nèi)太陽系早期撞擊歷史的重要信息。當(dāng)然,這些指示意義的挖掘和驗(yàn)證需要精細(xì)的地球化學(xué)數(shù)據(jù)來支撐。

        阿波羅宇航員在月球上活動(dòng)時(shí),曾驚嘆這些厘米級(jí)直徑的玻璃球十分顯眼。玉兔2 號(hào)月球車發(fā)現(xiàn)的這些玻璃球也非常顯眼,因此未來的月球探測(cè)任務(wù),尤其是月球背面的探測(cè)任務(wù)將有望發(fā)現(xiàn)并返回此類樣品。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)表明月球斜長(zhǎng)巖適用于生產(chǎn)具有良好透光性能的玻璃,未來月球基地的建設(shè)可考慮原位使用月球斜長(zhǎng)巖作為資源。

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