
這是一張?jiān)聨r切片的元素面掃圖,測(cè)試的是鈣元素豐度 , 圖像中磷灰石內(nèi)高鈣含量的區(qū)域用明亮的粉色和紅色表示,而周遭鈣元素含量較低的區(qū)域則用較暗的藍(lán)色和黑色表示 。
()據(jù)新浪科技(晨風(fēng)):物理學(xué)家組織網(wǎng)站報(bào)道,近日,美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校地球,行星與空間科學(xué)學(xué)院教授杰里米·博伊斯(Jeremy Boyce)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究組報(bào)告稱,此前科學(xué)家們通過(guò)研究月巖磷灰石礦物得到的月球含水量可能是錯(cuò)誤的,其得到的值會(huì)出現(xiàn)高估 。
博伊斯和他的同事們創(chuàng)建了一個(gè)計(jì)算機(jī)模型,用以精確模擬在月球早期巖漿巖時(shí)期磷灰石礦物如何從冷卻的巖漿中結(jié)晶出來(lái) 。他們的模擬結(jié)果顯示,那些異常富氫的磷灰石礦物可能并非形成于富水的地質(zhì)環(huán)境 , 而此前研究人員在月巖中觀察到這類磷灰石,并將其作為計(jì)算月球水含量的一項(xiàng)依據(jù) 。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將人們長(zhǎng)期以來(lái)的觀點(diǎn),即磷灰石中的氫是月球整體水含量良好指示標(biāo)志的看法整個(gè)地顛覆了 。博伊斯表示:“磷灰石礦物是此前最被廣泛采用,用于測(cè)算月巖水含量的手段,但這是不可信的 。”他說(shuō):“我們的計(jì)算結(jié)果認(rèn)為,月球上并沒有像磷灰石向我們所展示的那么高的水含量 。”有關(guān)的研究已經(jīng)發(fā)表于3月20日出版的《科學(xué)》雜志在線版,并將將在未來(lái)的印刷版中刊出 。
數(shù)十年以來(lái),科學(xué)家們相信月球是幾乎沒有水的 。然而,2010年科學(xué)家們?cè)虑驇r石樣品中發(fā)現(xiàn)富氫的磷灰石,這似乎暗示月球在過(guò)去曾經(jīng)富含水分 。科學(xué)家們起先認(rèn)為他們將可以通過(guò)對(duì)這些微小的磷灰石礦物樣品分析獲得的信息來(lái)反演早期月球巖漿洋 , 甚至是整個(gè)月球的含水量,而此次博伊斯的研究結(jié)果則認(rèn)為磷灰石得到的結(jié)果可能具有欺騙性 。
【此前科學(xué)家通過(guò)研究月巖磷灰石礦物得到的月球含水量可能是錯(cuò)誤的】博伊斯相信月球磷灰石中顯示的高水含量是由于其結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn)導(dǎo)致的,而非由于其本身形成于富水的環(huán)境之中 。當(dāng)巖漿逐漸冷凝時(shí),如果存在水,磷灰石可以將氫原子包裹進(jìn)其晶體結(jié)構(gòu)之中 。然而,磷灰石只有在其最容易結(jié)合的氟和氯幾乎耗盡之后才會(huì)接下來(lái)將氫原子包括進(jìn)其晶體結(jié)構(gòu)之中 。
博伊斯表示:“早期形成的磷灰石高度富氟,以至于它幾乎將巖漿中的氟都消耗殆盡了 , 然后是氯 。在那之后形成的磷灰石便會(huì)形成于一個(gè)缺乏氟或氯的環(huán)境中,于是它只能顯示富氫特征 , 因?yàn)樗呀?jīng)別無(wú)選擇了 。”因此,當(dāng)氟和氯消耗殆盡之后,冷凝中的巖漿將逐漸從形成貧氫的磷灰石礦物向形成富氫的磷灰石礦物轉(zhuǎn)變 。而很顯然,后者并不能反映巖漿中的水含量情況 。
理解月巖磷灰石形成機(jī)理的意義超越了僅僅簡(jiǎn)單的測(cè)算月球巖石和土壤中水含量的目的 。根據(jù)目前主流的月球形成模型,氫和其他揮發(fā)分元素不應(yīng)當(dāng)存在于月球巖石之中 。
許多科學(xué)家認(rèn)為月球是在一次大約發(fā)生在40億年前地球遭受的大碰撞中形成的 。如果這一大碰撞理論是正確的,那么后來(lái)形成月球的物質(zhì)應(yīng)當(dāng)已經(jīng)完全熔化,像氫這樣的輕元素在此過(guò)程中應(yīng)當(dāng)早就已經(jīng)揮發(fā)散失殆盡 。而由于氫是組成水分子的關(guān)鍵成分,大撞擊過(guò)程產(chǎn)生的月球應(yīng)當(dāng)是干燥的 。
月球帶回的巖石樣品絕大部分也的確是非常干燥的,并且缺乏輕元素 。但在很多月巖樣品中也都檢出了富氫的磷灰石 , 這讓科學(xué)家們非常困惑 。不知怎的,盡管月球的形成過(guò)程相當(dāng)狂暴,但月球巖石中似乎仍然保存了水和其他的揮發(fā)分成分,盡管它們的含量可能并沒有磷灰石礦物所暗示的那么多 。
博伊斯表示:“我們?cè)?0年里一直相信月球是干燥的,而我們現(xiàn)在有證據(jù)證明我們過(guò)去的干燥月球模型并不完美 。然而,我們必須非常謹(jǐn)慎并仔細(xì)審查手上的每一條線索,之后才能有信心地認(rèn)為月球上的巖石和地球上的一樣含有豐富的水分 。”
這項(xiàng)研究顯示 , 我們對(duì)于早期月球的組成和環(huán)境情況方面還有很多需要研究 。博伊斯表示:“我們正揭開有關(guān)月球形成以及演化環(huán)境的最重要線索之一 。下一步,我們還將評(píng)估磷灰石究竟在多大程度上誤導(dǎo)了我們過(guò)去的研究 , 并嘗試?yán)@過(guò)磷灰石,探查月球的起源過(guò)程 。”
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