【科技.未来】50年后重返月球 重探阿波罗未解之谜
正如Blue Origin创办人贝佐斯(Jeff Bezos)所说,商界没有诱因从事纯粹的科研。那么NASA这次重返月球,将会解答甚么科学问题?
星体科学研究院(PSI)高级科学家Jeffrey Kargel指,研究月球的科研将会有重大得着,地球上的板块活动抹去了38亿年前的石块记录,“但我们知道陨石与地球碰撞而产生的碎片在月球保存得很好,也容易被阿波罗计划太空人捡回来。” Kargel表示,从中“可了解各大洲的起源、海洋最早的痕迹、原始大气层的成分,甚至生命的起源。” 欧洲太空总署(ESA)人类及机器探索总监David Parker同样对研究月球感到兴奋:“过去45亿年,它就摆在那里不受干预,是太阳系历史的博物馆。”
罗格斯大学星体科学家Juliane Gross举例指:“在阿波罗计划之前,我们真的不知道月球如何形成。”有一种假说认为,在大约45亿年前地球刚成形时,一个约火星大小的星体“忒伊亚”(Theia)撞向原始地球,撞击碎片残余形成了月球。但近年这“大碰撞说”开始受到考验,瑞士科学家2001年重新测量30块在阿波罗任务收集而来的样本,发现其氧同位素与地球相同。地球化学家其后比较了地球和月球的钛、钨等多种金属元素,结果没有分别。问题是,各个星球的化学性质各有不同,忒伊亚理应与地球有很大分别,若月球是由忒伊亚构成,就不应与地球如此相似。
一些学者试图探讨或修正这假设。日本横滨地球科学研究院研究员细野七月的团队今年4月发表研究报告,团队透过电脑模拟分析,认为可能是固态的忒伊亚撞进仍是溶岩的原始地球,因岩浆加热程度较高而体积膨胀较多,导致撞击而成的月球化学性质与地球接近。
2017年有另一派说法,认为地球被天体撞击后岩石和金属气化,形成一个名为Synestia的冬甩状短暂结构。外圈的岩石快速转动至月球轨道,冷却后形成月球;中心的岩石物质则包覆金属为主的核心,冷却后形成地球。由于撞击过程中地球与天体完全熔合,化学成分因而均匀混和,分散而成的地球和月球自然化学性质相似。但提出这理论之一的加州理工学院博士后研究员Simon J. Lock说:“我们无法以现有的月球吸积模型来研究。” Gross认为,重返月球收集更多样本,尤其是从未尝取样的月球背面,可得到更多详细资料,又指这些样本需由人类来收集:“比起探测车或机械人,人类收集科学资讯的效率高得多。”
另有一些是阿波罗任务遗下的谜团。太阳系内围早期极之混乱,很多硬物围绕诞生不久的太阳互相碰撞,经历名为星体吸积(planetary accretion)的过程,逐渐产生愈来愈大的天体并趋向稳定。奇怪在于,阿波罗任务在月球雨海(Mare Ibmrium)、澄海(Mare Serenitatis)和酒海(Mare Nectaris)三大撞击坑带回的逾2,000块月球岩石,经分析发现几乎都是39亿年前的碰撞产生,当中几乎没有一块是与月球的岁数45亿年相同。由于碰撞事件理应随星体吸积过程而愈来愈少,所以理应找到更多来自更早期的石块才对。有科学家在1974年提出这是因为太阳系中心正值“月球灾难”(lunar cataclysm)的大量撞击事件,但近年愈来愈多科学家认为这灾难根本从未发生,很有可能是39亿年前形成雨海的那次大型撞击,碎片散落在整个月球正面,包括阿波罗任务取样区域,以致样本有系统性偏差。
阿尔比恩学院(Albion College)行星科学家Nicolle Zellner认为,解决月球灾难争议的最好方法,是到样本不受雨海撞击事件污染的撞击坑考察,例如南极或背面。若大部份新样本都有超过39亿年历史,会令月球灾难理论受到严重质疑,也更有助理解太阳系早期情况。
此外,NASA声称为了训练新一代研究月球岩石的科学家,将于来年开放三个自1970年代带回月球以来就封存至今的样本。NASA阿波罗石头策展人Ryan Zeigler虽然支持,但认为其他新样本更有意义:“阿波罗样本仍然有很多地方值得研究,但下一个大进展将会是从其他地方而来的新样本。”
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上文节录自第176期《香港01》周报(2019年8月19日)《月亮诱惑 太阳系博物馆遍布资源》。
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