1

  “佐法尔961”与其他的月球岩石不同。当华盛顿大学的地球化学家兰迪•科罗特(Randy Korotev)看到被切割的佐法尔961时,注意到它的颜色是如此之深(近乎紫红色),同时也注意到它含有金属特征的纹理。这不同于科罗特以前所看到的月球岩石,进而他开始自问:它来自于大的天体吗?
 
  佐法尔961曾是月球的一块岩石,几万年前,由于一些不为人知的撞击而从月球剥落,使它摆脱了月球微弱引力的束缚而被地球俘获,落入了阿曼沙漠。几年前,它又成了收藏家手中的藏品。当科罗特在易趣网上发现有人在出售6克佐法尔961(价格是每克1000美元——超过黄金的30倍),他买了一小片,其中的三分之一将用于化学分析。
 

陨石佐法尔961可能确定月球灾变的时间

陨石佐法尔961可能确定月球灾变的时间

 
艾托肯盆地
 
  与其他59块已知的月球陨石不同(这些陨石的化学成分表明了它们来自于月球的3块区域),佐法尔961可能来自于月球的第4块区域:月球背面的艾托肯盆地——被称为南极的深坑,是月球曾经历过的最大的一次撞击形成,佐法尔961很可能记录了这一事件,并且为内太阳系早期是否或何时经历过灾变的连续撞击提供了线索。
 
  这次连续撞击相当的剧烈,不但形成了环形山而且还留下了盆地,激波还形成了犹如靶眼一样的同心圆——由来自艾托肯盆地的样本能看出这一显著的特点。在太阳系内,艾托肯盆地是第二大盆地,横跨大约2600千米、12千米深;第一大盆地是火星上长达1万公里的伯勒里斯盆地(形成于一次大的撞击,而撞击似乎撞碎了火星北半球的高地)。
 
  根据地质学家绘制出的纵横交错的环形山相对年代学说,艾托肯不但是月球上最大的盆地,而且还是最古老的盆地。然而,它的确切年龄目前还不清楚。46亿年以前太阳系形成以后,残余的星子轰击着新生的行星,星子对地球的连续轰击造就了月球。38亿年前,碰撞率已经减小,此时的地球和月球已经与我们今天所看到的差异不大,问题是在此期间到底发生了什么:撞击的频率在缓慢减小吗?或者如许多科学家怀疑的那样,39亿年前出现了一个碰撞高峰期?
 
  艾托肯盆地若是在早期形成的,则意味着撞击率有着更宽的峰值,或有可能39亿年期间有着稳定的撞击率;而若艾托肯盆地形成的较晚,那么就证明了“月球灾变说”。这也是去年美国科学院声称的艾托肯盆地的年代测定是月球科学最重要的目标的原因。如果测定了艾托肯盆地的年龄,人们便可以验证月球灾变这一假说,并将告诉我们月球在早期经历了什么,太阳系的其他星体经历了什么,包括是否内行星受到了撞击后的冲击,其中还蕴涵了生命起源的讯息。
 
  是剧烈的撞击毁灭了任何早期已经开始形成的生命吗?还是撞击创造了原始生物所历经的地狱般的气候条件吗?就像佐法尔961从月球落入地球一样,剧烈的撞击可能将携带生物的物体从一颗行星转移到另一颗行星吗?“这是一个有待解决的问题,”夏威夷大学的地质学家杰弗里•泰勒(Jeffrey Taylor)说,“而月球是唯一一个我们可以触及的地方。”
 
 
测定撞击时间
 
  显然早前的科学家错误地认识了月球。许多年来,科学家们认为月球多坑的表面是由月球内部而不是外部原因造成的,环形山曾被错误的认为是爆裂喷发后留下的火山口。
 
  20世纪70年代第一位绘制月球南极艾托肯盆地的地质学家唐•威廉(Don Wilhelms)说:“你不知道这个思想在当时有多么广的普及率——火山岩解释了月球上的一切。”当时他正在美国地质调查局工作,而现在已退休。威廉也是第一位提出火星上存在伯勒里斯盆地的科学家。
 
  随着太空技术的飞速发展,科学家们绘制了许多新颖而生动的月球地图,埋葬了月球环形山是火山口这一谬论。推论是:大的盆地都是由撞击所产生的。随后在70年代,“阿波罗”的宇航员给我们带来了另一个惊喜:月球岩石显示了所有的撞击大致都在同一时间发生的。巨大的雨海盆地形成于38.5亿年以前;附近的酒海盆地——相对年龄比雨海盆地年轻5000万年。而这些月球岩石没有一个是超过40亿年的。
 

宇航员选择最有希望用于分析的月球岩石(图中显示的是1972年的“阿波罗”16登月计划)

宇航员选择最有希望用于分析的月球岩石(图中显示的是1972年的“阿波罗”16登月计划)

 
  38.5亿年前是一个糟糕的年代。为了模拟地球的演化,美国月球及行星科学研究所的地质学家戴维•柯林(David Kring)按比例增加了月球受撞击的概率。假设威廉估算的位于酒海盆地和雨海盆地之间主要的15个月球撞击坑是正确的,对柯林而言,这将意味着一个能形成20公里环形山的巨大撞击体将每隔几千年撞击地球一次。
 
  每100万年,出现的撞击体足以形成直径1000千米的盆地。这种撞击很可能会蒸发地球的海洋,而撞击之后的数千年里,大气很可能是由蒸发的岩石物质组成的。
 
  实际上柯林的估算是极其保守的。地球极强的引力所能吸引的撞击体是月球的500倍,柯林并没有考虑这一因素。而根据威廉的说法,这些巨大盆地的形成时间要比艾托肯盆地晚、比酒海盆地早。如果月球南极的艾托肯盆地的年龄被最终证明比酒海盆地大,那么天外来客撞击地球的世界末日的概率也将增加。
 
  更加重要的是,威廉估算的盆地数量——是许多研究的一个底线——现在已经是过时和保守的估算了。最近,美国航空航天局(NASA)戈达德航天中心的赫伯特•弗雷(Herbert Frey)根据“克莱芒蒂娜”月球轨道飞行器所搜集的地形数据,完成了一个新的有关月球盆地的估算。在2008年的月球和行星科学会议上,弗雷的科学小组报告了92个盆地,这些盆地直径都大于300千米,是威廉估算的两倍。“我们过低地估算了实际撞击月球的天体的数量,”弗雷说,“这意味着在40亿年以前对于生命而言,地球就像是炼狱。”
 

冲彗融物的月球岩石,所有岩石测度的年龄几乎是同一时间

冲彗融物的月球岩石,所有岩石测度的年龄几乎是同一时间

 
  然而一些天体生物学家认为,灾变很可能是催化了生命的起源而不是扼杀了它——撞击地球的彗星或小行星可能将外来生物体带到地球上。为了形成早期的大陆地壳,撞击可能击穿了地壳并且混合了地幔。尽管地球表面的海洋很可能被剥离,但是地下水很可能滋养了大量的喜热生物。或许在生命进化之树上没有偶然,但是3个主要的生物分支源——古菌域、真细菌域和真核生物域——都倾向于喜热生物。
 
 
根本原因
 
  几年前,来自巴西、美国和法国的研究者们提出了一个可能的解释。他们开发了一个太阳系动力学模型,用于解释为什么天王星和海王星要如此远的绕太阳运转。在他们的模型中(有时也称尼斯模型),刚刚创生的海王星的轨道是在天王星轨道以内。大约7亿年后,木星和土星进入一种特殊的轨道模式,由此产生的引力将天王星和海王星抛射到了远离太阳的地方。接下来,冥王星以外的柯伊伯带中的一个大质量的冰态彗星盘被瓦解,从而使得它们疾速地飞入内太阳系。
 
  然而月球环形山上物质的化学组成和它们的粒度分布,与小行星而不是彗星符合得很好,这暗示了在撞击中小行星是主要的撞击物,或者至少是最近的一次撞击物。尼斯模型的建立者们对此有他们的解释:木星和土星轨道的变化也会瓦解位于火星和木星之间的小行星带。这也足以使得小行星与地球、月球甚或是其他行星相撞。
 
  澳大利亚国立大学的宇宙化学家马克•诺曼(Marc Norman)正不断地从阿波罗的收集物中抽取新的数据,这或许就要面临这一挑战。诺曼正关注于冲彗融物——再结晶的遗迹且包含了由撞击所熔化的岩石的同位素纪录。在阿波罗的岩石中,诺曼确定了21块冲彗融物的形成时间彼此相差最大为2亿年,同时发现一些熔化物会包裹另一些物质,并将这作为解释4次不同撞击事件的原因。如果他的解释准确无误,那么这将为许多大盆地撞击形成于同一时期增加列新的证据。
 
 
“月光”计划
 
  仍有一些月球科学家并不满足于由宇航员采回的月球岩石或是落入地球的月球陨石。他们声称,要想测度月球南极艾托肯盆地年龄的最好办法,就是到那里采集一块岩石并测度其年龄。派遣机器人可能相对节省资金,但是机器人的测龄能力是有限的。放射性同位素的年龄测度需要质谱仪,并且在着陆器上使用小型质谱仪可能会有10%的误差。对于一块40亿年的岩石,误差就是4亿年——也正是这种误差,一个前往艾托肯盆地测度年龄的航天计划被否决了。“
 
  自前苏联于1976年带回170克月球土壤以来的首次月球样本采集计划,在2005年的新疆域竞赛中,一个叫做“月光”的用于探测月球南极艾托肯盆地的探月计划进入了最后一轮,但最终还是被飞往木星的“朱诺”计划所击败(此计划将于2011年发射)。华盛顿大学布拉德•乔利夫(Brad Jolliff)曾是这项计划的副主管。目前,乔利夫领导的一个月球科学小组打算在下一次NASA的新疆域竞赛中再次提出这一耗资6.5亿美元的探月计划,而NASA有意在2010年作最终决定,但发射时间不会早于2015年。
 
  曾经的“月光”探月计划原定发射两枚着陆器:一枚着陆于艾托肯盆地的边缘,另一枚着陆于冲彗融物集中的盆地中心(乔利夫现在剔除了前往盆地中心的着陆器)。到2020年,如果NASA载人登月计划得以实现,宇航员可能已经在月球基地沙克尔顿安营扎寨。乔利夫说,届时“月光”着陆器可能收集大约1000克月球岩石和土壤返回地球。
 
  毫无疑问,重新修改的“月光”探月计划所带回的样本会给艾托肯盆地的年龄测定带来不确定性,因为在南极艾托肯中还有另外6个大盆地。诺曼说:“着陆于月球的一块空旷的土地上,然后随便拿一勺泥土作为样本的做法是不能得到我们想要的答案的。”实际上,诺曼提倡机器人和宇航员一起前往月球,“我的感觉机器人和宇航员采集样本还是存有一些差别的。”然而一些人争论道,由宇航员带回的样本就可揭开月球背面艾托肯盆地的神秘面纱。争论仍在继续。
 

2005年,一颗陨石撞击了月球雨海(Mare Imbrium)平原北部

2005年,一颗陨石撞击了月球雨海(Mare Imbrium)平原北部

 
  同“月光”计划的6.5亿美元相比,未来的载人登月计划花销至少要2200亿美元(据美国政府问责办公室估算)。科罗特认为,他可以通过半克价值542美元的佐法尔961陨石来探究月球的一些秘密。今年年末,他将同科恩一起分享这一来自艾托肯盆地的陨石:用激光蒸发样本以测量佐法尔961陨石晶格中的氩气——测量这些原子或许使他能够追朔到撞击发生的时间。如果成功了,那么他仅以四两拨千斤的方式就获取了许多月球科学家梦寐以求的数据。
 
  ——————
 
  题图:由“克莱芒蒂娜”环月轨道探测器绘制的月球南极以及月球南极的艾托肯盆地图