嫦娥五号揭秘：地球曾经历小行星撞击高峰
嫦娥五号揭秘：地球曾经历小行星撞击高峰
2020年12月，嫦娥五号成功从月球带回1731克月壤样品，这是时隔44年后人类再次获得月球样品。这些珍贵的月壤不仅包含了月球自身的地质信息，还记录了太阳系中撞击事件的历史。近期，科学家通过对嫦娥五号月壤的研究，揭示了月球在20亿年前经历的一段撞击频率激增的时期，这一发现为我们理解地球的历史提供了新的线索。
月壤中的秘密
中国科学院地球化学研究所李阳研究团队在嫦娥五号月壤中首次发现了撞击成因的亚微米级磁铁矿。磁铁矿通常涉及古磁场以及地外生命等重大科学问题，因而在行星科学领域备受关注。月球表面极端的还原环境使得月壤中的铁元素以二价铁离子（Fe2+）和零价铁（Fe0）为主。阿波罗时代仅有少量的三价铁离子（Fe3+）及其赋存矿物被直接探测到。随着样品分析与遥感探测技术的提升，大量数据指示了月表Fe3+的分布，同时，对阿波罗月球样品的进一步分析也确认了月表存在磁铁矿和玻璃质等含Fe3+的物质，而这些Fe3+通常被解释为诸如碳质球粒陨石、彗星以及地球风等外源C-H-O流体的氧化作用，尤其对于月球原生磁铁矿的形成机制以及分布特征尚不明确。
中国科学院地球化学研究所李阳研究团队针对嫦娥五号表取月壤粉末中的硫化物颗粒开展深入细致的原位微区分析，首次证实了月壤中存在撞击成因亚微米级磁铁矿的存在。研究证据表明，月球表面的硫化物在撞击过程中会发生复杂的气液反应，使得溶解进入硫化物的FeO通过共析反应生成亚微米级的磁铁矿以及单质金属铁。撞击成因亚微米级磁铁矿的发现与证实，为学术界关于月壤中可能广泛存在原生磁铁矿的猜测提供了直接证据，并可为月球表面磁异常等重大科学问题的研究提供实验验证与理论支撑。
这一发现具有重要意义。磁铁矿是记录太阳系氧化还原环境的重要矿物，而月球普遍被认为是极度还原的。嫦娥五号月壤中磁铁矿的发现，不仅揭示了月球表面曾经发生的复杂化学反应，还为研究月球表面的磁异常现象提供了新的线索。
除了磁铁矿，研究团队还对月壤中的玻璃球粒进行了详细分析。玻璃球粒是小行星撞击月球时，高温高压条件下形成的熔融物质冷却后产生的。这些微小的玻璃球粒直径只有“头发丝粗细”，最大的也不超过200微米。研究团队从嫦娥五号月壤中筛选出215颗玻璃球粒，通过铀-铅定年法测定它们的年龄。结果显示，这些玻璃球粒的年龄跨度从几百万年到20亿年不等，其中约80%的玻璃球粒（176个）与嫦娥五号月壤和玄武岩成分接近，为“本地”玻璃球粒；39颗玻璃球粒成分与嫦娥五号月壤和玄武岩成分不同，将其划分为“外来”玻璃球粒。
月球与地球的联系
为什么研究月球的撞击记录对理解地球历史如此重要？这是因为月球和地球就像一对“姐妹”，它们形成于同一时期，且在太阳系中位置相近，因此受到的撞击事件也具有相似性。然而，与地球不同的是，月球上没有大气、水和板块运动，这使得撞击记录得以完整保存下来。相比之下，地球上的撞击记录由于地质活动而大部分已经消失，目前仅能观测到约200次大型撞击事件的痕迹。
通过分析嫦娥五号月壤中玻璃球粒的年龄分布，科学家发现了一个惊人的现象：在过去的20亿年里，月球经历了一段撞击频率显著增加的时期。这一发现暗示，地球可能也在同一时期经历了类似的撞击频率增加。研究团队通过数值模型模拟了撞击溅射物的分布，发现直径超过1000米的撞击坑能够提供大量玻璃球粒。他们将模型结果与嫦娥五号采样区地质特征相结合，最终在着陆区周围超过10万个撞击坑中筛选出了可能的源撞击坑。
地球的撞击历史
地球历史上最著名的撞击事件莫过于6600万年前导致恐龙灭绝的那次。最新研究揭示，这颗直径约10公里的小行星竟然来自太阳系边缘，即木星轨道之外的区域。德国科隆大学的科学家通过分析墨西哥希克苏鲁伯撞击点的地球化学证据，特别是金属钌的同位素特征，发现这颗撞击地球的小行星与外太阳系的碳质小行星特征高度吻合，而与内太阳系的小行星不匹配。
除了恐龙灭绝事件，地球历史上还有多次重大撞击事件。例如，约480-460百万年前的奥陶纪，L型小行星碎片大量撞击地球，导致撞击通量激增。这些撞击事件不仅改变了地球的地质环境，还对生物演化产生了深远影响。
未来展望
嫦娥五号月壤的研究成果为我们敲响了警钟：小行星撞击地球的风险并非一成不变。地球历史上确实存在过撞击频率高于平均水平的时期，这意味着未来也可能出现类似的情况。虽然目前我们还无法准确预测下一次大规模撞击何时到来，但这些发现提醒我们必须重视行星防御工作。
通过持续监测近地小行星、研究撞击历史，以及发展行星防御技术，人类正在为应对可能的撞击威胁做准备。嫦娥五号带回的月壤样品为我们提供了宝贵的数据，帮助我们更好地理解地球的历史，也为未来的行星防御工作提供了科学依据。
正如龙涛研究员所说：“这意味着地球历史上经历过撞击频率高于平均水平的时期，未来也可能出现类似情况。”这一发现不仅让我们对地球的历史有了新的认识，也提醒我们时刻保持警惕，为可能面临的挑战做好准备。