权威解读｜破解月球之谜的“钥匙”
#航天快讯#
尽管民众对月球失去兴趣，但是对于科学家而言，此时月球探测的科学意义才刚刚开始显现：美苏带回的近400千克月球岩石样品，成为了打开关于月球诸多未解之谜的钥匙。从1969年开始，美国在三年内通过六次阿波罗载人登月任务返回月球样品达381.7kg，而苏联开展了三次无人月球车采样任务，仅带回0.3kg月球样品。
月球起源之谜
这些月球样品，让人类得以在实验室对月球岩石进行近距离的观察和分析，取得的研究结果完全颠覆了之前关于月球形成的理论模型。
由于持续存在活跃的地质活动，在地球上关于太阳系早期演化信息的记录恰好是被“抹除”掉的，这极大地限制了我们对太阳系早期演化的认识。但是对月球样品的研究指示月球在三十亿年前便已经处于“僵死”状态——月表的岩石数十亿年都没有经历显著的内生地质作用的改造，是一座古老的“化石世界”，也是太阳系早期演化历史最好的记录者之一。
科学家在这些样品中找到了近45亿年前形成的“创世”岩，这几乎和太阳系的形成年龄相近，这些古老的“化石”对科学家而言，是一座真正的科学矿产，可以帮助我们回答月球是如何形成的等关键问题。
之前的一种理论认为，月球和地球来自相同的星云，是由星云的直接凝聚吸积形成；另一种理论则认为月球与地球毫无关联，是被地球引力捕获而成为地球卫星。
但是，月岩特殊的岩石类型不支持任何一种理论，因此一种新的理论被提出，那是一个残酷而壮美的故事：在太阳系形成之初，太阳附近围绕着许多行星和小行星，其中之一就是年轻的地球，此时有一个火星大小的天体（忒伊亚）撞击原始地球，造成了太阳系内罕见的大碰撞事件，并抛出大量碎片物质，这些物质随后在地球轨道上凝聚，最终形成了一个独立的星体——月球。
月球演化之谜
对月球返回样品的研究同样也加深了我们对于行星演化过程的认识。对月岩的研究指示月球由多种火成岩石类型组成，月表可直接观测到的明暗特征是由于月球高地区域以白色斜长岩为主，而月海区域主要是暗色玄武质岩石。如此大面积的斜长岩在月球高地区域出露为科学家提供了新的视角去认识月球的演化历史。科学家认为月球在形成初期经历了全球性的“岩浆洋”事件，由于早期结晶的斜长石的密度低于熔体，使得其在岩浆中上浮并聚集形成我们所观察到的斜长质月壳，该理论模型被称为“岩浆洋”模型。
“岩浆洋”模型的确立构建了整个月球早期的岩浆分异历史。克里普岩（KREEP）作为全球“岩浆洋”假说的另一个重要月球化学证据也在返回样品中被发现，该岩石以富集钾，稀土以及磷等不相容元素为特征，是“岩浆洋”最后残余熔体固化的产物，此类物质中包含的放射性元素（U，Th，Pb）作为岩浆热源对月球火山活动的持续时间也具有一定启示意义。众多返回样品同位素年代学的数据也指示月壳与月幔的主要结构符合岩浆洋演化的模型。月球返回样品的研究对月球早期岩浆演化的细节提供了众多线索，“岩浆洋”模型可以解释月球样品的主要特征。
月球“水”之谜
阿波罗时期所获得的数据都指示月球是极度贫水的，更不可能存在生命，这一度使得人们对月球彻底失去兴趣，并将目标转向其他天体的卫星。在二十世纪七十年代晚期，“旅行者”号飞掠木星时，科学家在木卫二观察到冰层的存在，这证明木卫二可能存在生命的关键元素。
这惊人的发现让科学家认识到同为卫星的月球值得再次被仔细观察。于是在1994年，美国发射“克莱门汀”号无人轨道探测器再度前往月球。此次任务对月球的两极开展探测，并检测到残留的冰迹信号，这一重大发现彻底改变了人们对于月球的认识——看来贫瘠的月球，其实并没有那么不宜居住。突然间，月球的无限可能再次涌现。科学家也意识到曾经对月球样品中水的认识可能是受限于当时的分析测试手段，其含量完全被人们忽视。随后便有学者通过先进仪器重新对阿波罗样品中的水进行测定，并先后发现了月球玻璃质、熔体包裹体以及磷酸盐矿物中含有一定量的水。
水的发现极大地改变了人们对于“干”月球的认识，并推动了太阳系内各天体水来源的进一步研究。当然，月球水存在的巨大价值体现在人们可以开始利用月球，水的存在为月表氧气和火箭氢燃料的制备以及氢气还原冶炼金属等问题的解决提供了可能。由于月球处于高真空的环境中，其引力相当于地球的六分之一，因此建立月球基地并将其作为征服宇宙的跳板，可以大幅降低未来探索太空的成本。
月壤形成改造之谜
月球表面物质普遍具有较古老的年龄，并且缺乏磁场和大气，这使得月表物质在毫无保护的条件下长期经受了来自空间环境中微陨石的撞击以及太阳风等粒子的辐射作用，进而形成细粒的风化层物质覆盖全月。对月球样品的研究证明了行星体表面物质在空间环境作用下可以发生诸多改造过程，包括太阳风注入引起的物质表层非晶化，显著改变光谱的纳米级单质金属铁的形成，陨石撞击过程中亲铁元素的并入以及高能粒子在矿物内部产生的辐射径迹等。
对返回样品中这些空间作用过程机制的认识，有助于解释月球某些特殊现象，比如月球“漩涡”被认为是月球局部磁场的存在使得该区域缺乏太阳风粒子的注入而导致风化的减弱，月球辉光则是由于发生静电迁移的尘埃散射太阳光形成。这方面的研究极大地促进了我们对太阳风演化历史、太阳系撞击通量变化以及空间辐射作用的认识，也帮助我们了解了其他无大气行星体表面物质的演化过程，改善了我们对未知行星体光谱特征解译的准确度。
月壤年龄之谜
遥感探测数据表明，月球高地区域相比于月海区域撞击坑更加密集，经历的撞击事件更多。该发现推动了月表相对年代学体系的建立，即月球上年轻的地体相比于古老地体，会经历更少的撞击作用。
美苏月球返回样品的绝对年代学研究，将月表撞击坑频率统计确定的相对年龄转换为绝对岩石年龄，实现了太阳系40亿至30亿年期间撞击坑频率统计的相对年龄与绝对年龄的一一对应。这对月表未采样区域的年代学确定以及对人类未曾踏足的地外天体的地层年代学建立具有非常重大的意义。
除此之外，科学家通过对一系列月球角砾岩以及撞击玻璃样品的年代学研究，发现这些岩石普遍存在39亿年的撞击年龄，该结果指示整个内太阳系在39亿年左右经历了大范围的撞击体轰击事件，该事件促进了科学家对太阳系内水的来源以及地球生命起源的思考。
#航天快讯#
尽管民众对月球失去兴趣，但是对于科学家而言，此时月球探测的科学意义才刚刚开始显现：美苏带回的近400千克月球岩石样品，成为了打开关于月球诸多未解之谜的钥匙。从1969年开始，美国在三年内通过六次阿波罗载人登月任务返回月球样品达381.7kg，而苏联开展了三次无人月球车采样任务，仅带回0.3kg月球样品。
月球起源之谜
这些月球样品，让人类得以在实验室对月球岩石进行近距离的观察和分析，取得的研究结果完全颠覆了之前关于月球形成的理论模型。
由于持续存在活跃的地质活动，在地球上关于太阳系早期演化信息的记录恰好是被“抹除”掉的，这极大地限制了我们对太阳系早期演化的认识。但是对月球样品的研究指示月球在三十亿年前便已经处于“僵死”状态——月表的岩石数十亿年都没有经历显著的内生地质作用的改造，是一座古老的“化石世界”，也是太阳系早期演化历史最好的记录者之一。
科学家在这些样品中找到了近45亿年前形成的“创世”岩，这几乎和太阳系的形成年龄相近，这些古老的“化石”对科学家而言，是一座真正的科学矿产，可以帮助我们回答月球是如何形成的等关键问题。
之前的一种理论认为，月球和地球来自相同的星云，是由星云的直接凝聚吸积形成；另一种理论则认为月球与地球毫无关联，是被地球引力捕获而成为地球卫星。
但是，月岩特殊的岩石类型不支持任何一种理论，因此一种新的理论被提出，那是一个残酷而壮美的故事：在太阳系形成之初，太阳附近围绕着许多行星和小行星，其中之一就是年轻的地球，此时有一个火星大小的天体（忒伊亚）撞击原始地球，造成了太阳系内罕见的大碰撞事件，并抛出大量碎片物质，这些物质随后在地球轨道上凝聚，最终形成了一个独立的星体——月球。
月球演化之谜
对月球返回样品的研究同样也加深了我们对于行星演化过程的认识。对月岩的研究指示月球由多种火成岩石类型组成，月表可直接观测到的明暗特征是由于月球高地区域以白色斜长岩为主，而月海区域主要是暗色玄武质岩石。如此大面积的斜长岩在月球高地区域出露为科学家提供了新的视角去认识月球的演化历史。科学家认为月球在形成初期经历了全球性的“岩浆洋”事件，由于早期结晶的斜长石的密度低于熔体，使得其在岩浆中上浮并聚集形成我们所观察到的斜长质月壳，该理论模型被称为“岩浆洋”模型。
“岩浆洋”模型的确立构建了整个月球早期的岩浆分异历史。克里普岩（KREEP）作为全球“岩浆洋”假说的另一个重要月球化学证据也在返回样品中被发现，该岩石以富集钾，稀土以及磷等不相容元素为特征，是“岩浆洋”最后残余熔体固化的产物，此类物质中包含的放射性元素（U，Th，Pb）作为岩浆热源对月球火山活动的持续时间也具有一定启示意义。众多返回样品同位素年代学的数据也指示月壳与月幔的主要结构符合岩浆洋演化的模型。月球返回样品的研究对月球早期岩浆演化的细节提供了众多线索，“岩浆洋”模型可以解释月球样品的主要特征。
月球“水”之谜
阿波罗时期所获得的数据都指示月球是极度贫水的，更不可能存在生命，这一度使得人们对月球彻底失去兴趣，并将目标转向其他天体的卫星。在二十世纪七十年代晚期，“旅行者”号飞掠木星时，科学家在木卫二观察到冰层的存在，这证明木卫二可能存在生命的关键元素。
这惊人的发现让科学家认识到同为卫星的月球值得再次被仔细观察。于是在1994年，美国发射“克莱门汀”号无人轨道探测器再度前往月球。此次任务对月球的两极开展探测，并检测到残留的冰迹信号，这一重大发现彻底改变了人们对于月球的认识——看来贫瘠的月球，其实并没有那么不宜居住。突然间，月球的无限可能再次涌现。科学家也意识到曾经对月球样品中水的认识可能是受限于当时的分析测试手段，其含量完全被人们忽视。随后便有学者通过先进仪器重新对阿波罗样品中的水进行测定，并先后发现了月球玻璃质、熔体包裹体以及磷酸盐矿物中含有一定量的水。
水的发现极大地改变了人们对于“干”月球的认识，并推动了太阳系内各天体水来源的进一步研究。当然，月球水存在的巨大价值体现在人们可以开始利用月球，水的存在为月表氧气和火箭氢燃料的制备以及氢气还原冶炼金属等问题的解决提供了可能。由于月球处于高真空的环境中，其引力相当于地球的六分之一，因此建立月球基地并将其作为征服宇宙的跳板，可以大幅降低未来探索太空的成本。
月壤形成改造之谜
月球表面物质普遍具有较古老的年龄，并且缺乏磁场和大气，这使得月表物质在毫无保护的条件下长期经受了来自空间环境中微陨石的撞击以及太阳风等粒子的辐射作用，进而形成细粒的风化层物质覆盖全月。对月球样品的研究证明了行星体表面物质在空间环境作用下可以发生诸多改造过程，包括太阳风注入引起的物质表层非晶化，显著改变光谱的纳米级单质金属铁的形成，陨石撞击过程中亲铁元素的并入以及高能粒子在矿物内部产生的辐射径迹等。
对返回样品中这些空间作用过程机制的认识，有助于解释月球某些特殊现象，比如月球“漩涡”被认为是月球局部磁场的存在使得该区域缺乏太阳风粒子的注入而导致风化的减弱，月球辉光则是由于发生静电迁移的尘埃散射太阳光形成。这方面的研究极大地促进了我们对太阳风演化历史、太阳系撞击通量变化以及空间辐射作用的认识，也帮助我们了解了其他无大气行星体表面物质的演化过程，改善了我们对未知行星体光谱特征解译的准确度。
月壤年龄之谜
遥感探测数据表明，月球高地区域相比于月海区域撞击坑更加密集，经历的撞击事件更多。该发现推动了月表相对年代学体系的建立，即月球上年轻的地体相比于古老地体，会经历更少的撞击作用。
美苏月球返回样品的绝对年代学研究，将月表撞击坑频率统计确定的相对年龄转换为绝对岩石年龄，实现了太阳系40亿至30亿年期间撞击坑频率统计的相对年龄与绝对年龄的一一对应。这对月表未采样区域的年代学确定以及对人类未曾踏足的地外天体的地层年代学建立具有非常重大的意义。
除此之外，科学家通过对一系列月球角砾岩以及撞击玻璃样品的年代学研究，发现这些岩石普遍存在39亿年的撞击年龄，该结果指示整个内太阳系在39亿年左右经历了大范围的撞击体轰击事件，该事件促进了科学家对太阳系内水的来源以及地球生命起源的思考。
最近很認真研究時光機或回到過去的可能性，發現澳洲科學家通過激光實驗證明時光可以倒流。
澳洲國立大學研究團隊對量子力學中粒子的奇怪行為進行了深入研究。在量子世界，一個移動的物體可能同時以兩種狀態存在，即粒子和波。但是，我們不可能同時看到兩種狀態下的它們。這是因為當科學家試圖觀測可見光子或快速移動的原子時，它們或以粒子、或以波的形式出現。
不過，在研究團隊最近實施的實驗中，科學家們發現了一種奇怪的現象。當他們試圖觀測一個原子以確定他們看到的究竟是以波的形式存在還是以粒子的形式存在時，奇觀的現象發生了。研究團隊負責人、澳大利亞國立大學物理學家安德魯-特魯斯特科特介紹說，「在量子能級，如果你沒有在看它，實體並不存在。這些原子並沒有從A處移到B處。只有在旅程結束對它們進行觀測時，它們的波狀或粒子狀行為才會出現。」
科學家們的研究成果發表於《自然物理學》期刊之上。他們的實驗是建立於著名量子物理學家約翰-惠勒於1978年提出的理論思想之上，即「延遲選擇思想實驗」。「延遲選擇思想實驗」其實是「雙縫實驗」的改進版，即光線穿過幕牆上的狹縫。當一束光線穿過一條狹縫照射到後面的牆壁上時，光子似乎顯現出粒子行為。當引入第二條狹縫時，就會顯現出干涉光帶，光子似乎又呈現波動性質。約翰-惠勒建議在第一面幕牆後面增加第二面帶有狹縫的幕牆，目的是想看一看光線穿過兩個幕牆時狀態是否能夠保持穩定。但是，到目前為止，這項實驗似乎不太可能完成。
澳洲國立大學研究團隊對約翰-惠勒的思想稍加改動，讓實驗成為可能。他們沒有利用光子，而是採用氦原子，讓其穿過由激光束形成的光柵，而不是穿過物理幕牆。這樣，當高速飛行的原子穿過第二道關時，研究人員就可以精準地觀測到它究竟發生了什麼。研究人員發現，如果沒有第二道光柵，原子就沿着一條單一線路前進，行為與粒子一樣。但當兩道光柵都存在時，原子就會沿多條線路前進，有些像波的行為方式。
在第二道光柵引入之前，研究人員對氦原子穿越第一道光柵的線路進行了測量。實驗發現，尚未引入但有可能引入的第二道光柵對粒子的狀態產生了影響。安德魯解釋說，「這表明，如果氦原子真的沿着一條特定的路線，接下來未來的測量結果就會影響原子的線路。」研究人員認為，這表明未來事件正在影響着原子的過去。#009artist[超话]#
澳洲國立大學研究團隊對量子力學中粒子的奇怪行為進行了深入研究。在量子世界，一個移動的物體可能同時以兩種狀態存在，即粒子和波。但是，我們不可能同時看到兩種狀態下的它們。這是因為當科學家試圖觀測可見光子或快速移動的原子時，它們或以粒子、或以波的形式出現。
不過，在研究團隊最近實施的實驗中，科學家們發現了一種奇怪的現象。當他們試圖觀測一個原子以確定他們看到的究竟是以波的形式存在還是以粒子的形式存在時，奇觀的現象發生了。研究團隊負責人、澳大利亞國立大學物理學家安德魯-特魯斯特科特介紹說，「在量子能級，如果你沒有在看它，實體並不存在。這些原子並沒有從A處移到B處。只有在旅程結束對它們進行觀測時，它們的波狀或粒子狀行為才會出現。」
科學家們的研究成果發表於《自然物理學》期刊之上。他們的實驗是建立於著名量子物理學家約翰-惠勒於1978年提出的理論思想之上，即「延遲選擇思想實驗」。「延遲選擇思想實驗」其實是「雙縫實驗」的改進版，即光線穿過幕牆上的狹縫。當一束光線穿過一條狹縫照射到後面的牆壁上時，光子似乎顯現出粒子行為。當引入第二條狹縫時，就會顯現出干涉光帶，光子似乎又呈現波動性質。約翰-惠勒建議在第一面幕牆後面增加第二面帶有狹縫的幕牆，目的是想看一看光線穿過兩個幕牆時狀態是否能夠保持穩定。但是，到目前為止，這項實驗似乎不太可能完成。
澳洲國立大學研究團隊對約翰-惠勒的思想稍加改動，讓實驗成為可能。他們沒有利用光子，而是採用氦原子，讓其穿過由激光束形成的光柵，而不是穿過物理幕牆。這樣，當高速飛行的原子穿過第二道關時，研究人員就可以精準地觀測到它究竟發生了什麼。研究人員發現，如果沒有第二道光柵，原子就沿着一條單一線路前進，行為與粒子一樣。但當兩道光柵都存在時，原子就會沿多條線路前進，有些像波的行為方式。
在第二道光柵引入之前，研究人員對氦原子穿越第一道光柵的線路進行了測量。實驗發現，尚未引入但有可能引入的第二道光柵對粒子的狀態產生了影響。安德魯解釋說，「這表明，如果氦原子真的沿着一條特定的路線，接下來未來的測量結果就會影響原子的線路。」研究人員認為，這表明未來事件正在影響着原子的過去。#009artist[超话]#
#每日一善[超话]#[羞嗒嗒]#阳光信用#
尽管观测质子的自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反的过程，即质子或更简单地说夸克的产生导致了我们的存在。它们是从宇宙开初的可以想像的最自然的方式——夸克并不比反夸克更多的状态下产生的。地球上的物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。尽管观测质子的自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反的过程，即质子或更简单地说夸克的产生导致了我们的存在。它们是从宇宙开初的可以想像的最自然的方式——夸克并不比反夸克更多的状态下产生的。地球上的物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。
尽管观测质子的自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反的过程，即质子或更简单地说夸克的产生导致了我们的存在。它们是从宇宙开初的可以想像的最自然的方式——夸克并不比反夸克更多的状态下产生的。地球上的物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。尽管观测质子的自发衰变非常困难，但很可能正由于这相反的过程，即质子或更简单地说夸克的产生导致了我们的存在。它们是从宇宙开初的可以想像的最自然的方式——夸克并不比反夸克更多的状态下产生的。地球上的物质主要是由质子和中子，从而由夸克所构成。
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