阿波罗月球岩石继续揭示宇宙的秘密

在两小时的月球之旅即将结束之际，宇航员尼尔·阿姆斯特朗和埃德温·奥尔德林匆忙在 20 分钟内收集了大约 48 磅的月球岩石和尘埃。

在距地面约 240,000 英里的地方，地球上的研究人员正在等待一个即将实现的梦想：对月球样本进行所有已知的化学、地质、物理和生物测试。

在六次阿波罗任务中——其中第一次任务本周迎来了 50 周年——宇航员从月球上取回了 842 磅的沙子、尘埃、岩石和岩心样本。

虽然这些样本不是传统的纪念品，但 1969 年至 1972 年收集的阿波罗样本是一份持续不断的科学礼物。半个多世纪以来，它们揭露了月球、地球和太阳系内部历史的秘密，并启发和推动了工程、天体生物学和医学应用的技术发展。

华盛顿特区卡内基科学研究所的地球化学家理查德卡尔森说，当你拿到样本后，你可以进行一系列实验室实验，“你可以分析样本中的每一粒颗粒，并了解到大量的信息。”

在第一次阿波罗任务之前的几年里，月球地质学研究基本处于停滞状态，仅限于基于远距离观测的假设。1967 年美国地质调查局的一份报告指出：“除了对现有实验数据的解释导致许多模糊性之外，无法得出任何结论。”

纽约美国自然历史博物馆的地质学家兼馆长登顿·埃贝尔说，带回地球的月球碎片改变了这一切。该博物馆收藏有三块月球岩石。

“月球是一块罗塞塔石碑，”埃贝尔说道。“这些岩石不断透露着新的秘密。”

以下是我们从 110,000 个单独编目的阿波罗地质样本中了解到的一些信息。

月球不是由奶酪制成的，但其岩石表面已融化多次

1609 年，伽利略将望远镜对准月球，以前所未有的放大倍数（人眼放大 20 倍）观测到了月球，由此开启了月球科学研究。他所看到的月球远非我们当时所认为的完美球体。相反，伽利略观察到了月球表面坑坑洼洼、布满山脉和山谷的斑驳表面。

此后几个世纪，科学家们一直在猜测月球崎岖的表面是否预示着其起源。一些人认为，月球和地球一样，曾经是一片火山活跃的地区，火山活动“将月球变成了过热的灰烬，形成了月球上的陨石坑”。另一些人则认为，我们的卫星是一个缓慢积累质量的冷物体，其可见特征是陨石撞击的产物。然而，第一批返回的样本却表明，月球起源于炎热而剧烈的撞击。

太空记者安东尼·杨 (Anthony Young) 在其 2017 年出版的《阿波罗月球样本收集分析和结果》一书中写道，分析显示，阿波罗 11 号样本中含有四组基本岩石，其中两种被确定为火山岩石。

我们现在知道（遗憾的是！）月球不是由奶酪制成的。相反，它是由岩石物质组成的，这些物质“经过各种熔化、火山喷发和陨石撞击而破碎”，杨写道。

在其早期历史中，月球是一片融化的、广阔而深邃的岩浆海洋。它的高地是在大约 44 亿年前由漂浮在这片翻滚的海洋表面的岩石形成的。随着时间的推移，流星撞击古老的漂浮地壳，塑造了山脉，形成了盆地，而喷涌的月球火山产生了“橙色和翠绿色的玻璃珠沉积物”，杨写道。

如今，月球的地壳厚达 37 英里，坚硬的地壳包裹着它，而坚硬的地壳上则覆盖着柔软而粘稠的内部。研究人员仍在确定内部更深的地方是否还存在一个小而熔化的铁核。

地球和月球可能是异卵双胞胎（某种程度上）

通过对比月球和陆地岩石，研究人员发现月球的成分与地球的地幔相似，并且两个天体都是由相同元素的不同比例构成的。

卡尔森本周在《科学》杂志上发表了一篇有关月球样本的论文，他说：“它是由与地球相同的物质构成的。”

科学家认为，月球是由一颗火星大小的行星撞击地球而形成的，撞击产生的地壳和地幔碎片在我们轨道上聚合在一起形成了月球。

“所以最终月球表面没有一个陨石坑。它基本上是从零开始的，”卡尔森说。

月球上没有生命形式

可悲的是，尽管几百年来人们一直想象着相反的情况，但月球实际上并不适合生命生存。

大量的测试未能发现任何生物、化石或天然有机化合物的痕迹。

研究人员还得出结论，月球上基本没有水（其岩石是在几乎不含水分的形成过程中形成的），任何水都以冰的形式存在。虽然一些研究表明可能存在古代磁场，但据我们所知，如今月球上不存在磁场。

月球表面一点都没有老化

持续不断的地质活动不断改写着地球的历史。天气、冰和雨侵蚀着岩石。大陆漂移并相互碰撞。构造板块折叠、融化、重新浮出水面并重新铺砌。地球诞生的任何地质证据早已消失，因为地壳早已被重新形成。但月球的情况并非如此，其表面相对而言没有受到干扰。

“地球的整个历史都消失了。你还在月球上看到第一版，”卡尔森说。“地球有这本十章书的最后五章。月球有前五章。”

由于月球缺乏大气层和地质活动，因此没有风、天气或地壳运动来侵蚀其特征。与月球接触的一切都被固化了——从无休止的陨石撞击到偶尔有人类来访者留下的足迹。

杨写道，月球上最年轻的岩石实际上和地球上最古老的岩石一样古老。从月球高地采集的样本表明，那里的岩石已有近 44 亿年的历史（太阳系约有 45.67 亿年的历史），这使它们成为太阳历史的极佳记录者，太阳历史是由来自太阳辐射和宇宙射线的高能粒子嵌入月球的。通过确定月球陨石坑的绝对年龄，科学家们已经能够为水星、金星和火星的演化设定一个时间尺度

还有更多东西有待发掘

在位于休斯顿的约翰逊航天中心月球样本实验室设施中，月球的部分残骸仍未受到破坏。

在那里，三层手套将原始样本与人手隔开。获准用于研究的月球样本在借出前用高纯度氮气密封。为了保护该设施免受飓风侵袭，其储存库高出风暴潮海平面。这些预防措施以及其他许多措施保护了月球岩石免遭每年约 100 名访客的侵袭，并使世界各地的研究人员每年能够收到约 500 个样本。

据 Space.com 报道，NASA 仍然拥有阿波罗计划收集的约 85% 的月球样本。

今年三月，美国宇航局宣布将解封近半个世纪以来未被触及和未暴露于地球大气层的月球碎片，以便九个科学团队研究阿波罗第 15、16 和 17 次任务中采集的样本。

美国宇航局华盛顿特区行星科学部代理主任洛里·格雷泽在一份新闻稿中表示：“我们特意保存了这些样本，以便我们能够利用当今更先进、更复杂的技术来解答我们不知道需要问的问题。”

埃贝尔表示，其他现代采样任务——例如隼鸟号或 OSIRIS-REx 等小行星采样任务、创世纪号等太阳风采样任务或星尘号等彗星采样任务——都是以我们从阿波罗收集到的信息为基础的。

他说：“我们通过研究月球岩石，学会了如何分析这些样本。”