月球之谜：锌同位素证明月球来自地球 _月球

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月球，像一个秉性温柔孝顺的女儿，慢慢地改变了年轻的地球母亲的火爆脾气。40多亿年来，在它们越来越和谐的相互围绕旋转运动中，地球成为太阳系中唯一适宜生命生存的天体。当人们不再把月球只当做神话的主角，就开始用科学的方式思考月球的起源。月球是地球穿越广阔的宇宙捕获的“养女”？或月球是40多亿年前太空中进行的一场悲壮的大碰撞婚礼之后，由地球孕育而诞生的唯一的女儿？这样的争论持续了200多年……

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    虽然目前这些假说，在这些方面都有不同程度的依据，但在地月成分与自转速度的差异、同位素组成的相似性等方面，仍存在许多难以自圆其说的难点。
    ——欧阳自远
    新证：证明月球生于大撞击
    对于月球的起源，近40年来的主流思想认为，地球是受到另一火星大小的天体——忒伊亚撞击，轨道中的撞击碎片聚集形成了月球。10月18日，《自然》刊登了美国华盛顿大学（圣路易斯分校）行星科学家佛雷德里克·莫瓦尼埃博士（Frédéric Moynier）与他的团队作出的最新研究结果，进一步证实了“大碰撞分裂说” 。
    但让科学家一直困惑的一个问题是，在早期的月球岩石分析实验中发现，与地球岩石中的化学成分相比，月球岩石中钠、钾、锌和铅等挥发性元素含量非常少，而钙、铝、钛和铀等难熔元素则比较富集。既然月球来自地球，为何会有化学成分的这种差异，这成为撞击说的重要漏洞。
    莫瓦尼埃从月球岩石样本中分析锌元素的同位素组成，发现月球岩石中锌的重同位素的含量是地球岩石中锌的重同位素的十倍。这个结果看上去让人困惑，难道这不是反而更加证明了月球岩石与地球岩石的化学成分的不同？
莫瓦尼埃在邮件中告诉《中国科学报》采访人员：“在大撞击后，巨大的能量将忒伊亚和大量的地球地幔物质熔化，产生无数的岩石碎片和蒸汽并围绕地球运动，固体的岩石碎片聚集组成目前我们所看到的月亮。”
    物质中的每一种元素都有多种变体，化学性质相同而质量大小不同，也就是同位素。大撞击导致岩石在汽化过程中，锌的轻同位素进入蒸汽中，被称为同位素分馏现象，然后在撞击碎片聚集成新的天体过程中，轻同位素跟随蒸汽逃逸，重同位素则留在了新天体的岩石中。
    正是因为大撞击，地球被撞出的“基因”在巨大能量的作用下，化学成分也发生了巨大变化，导致挥发性元素的含量减少而难熔元素的含量比较富集。由于挥发性元素的同位素组成发生分馏，月球上的锌的重同位素含量就比地球的重同位素含量高了许多。也就证明了这种差异存在的合理性。
    科学家们一直想通过同位素分馏的方法，模拟撞击产生的这种后果，但一直不能成功，这也导致“大碰撞分裂说”在其产生的30多年中得不到同位素方面的证据突破。
    莫瓦尼埃带领的研究人员对20个月球岩石样本进行了分析，这些样本来自“阿波罗11号”“阿波罗12号”、“阿波罗15号”和“阿波罗17号”带回地球的月球岩石样本，它们来自月球的不同地点。莫瓦尼埃表示，他们选择的20个样本都是月球玄武岩，因为这种岩石来自于月球内部的岩浆，通过月球的火山活动喷发到月球表面，更能体现月球的成分。