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生命的公路(飞行的太空岩石)

了解“大伯莎”号如何展示连接地球和月球的行星际高速公路,揭示我们太阳系的动态本质。

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这段月岩(箭头所示)的一部分具有奇特的类地成分——很可能因为它最初就来自这里,然后在40亿年前被一次小行星撞击炸飞到月球上。这将使其成为已知最古老的完好无损的地球样本。来源:NASA/USRA

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对于人类在太阳系中敲打物体来说,这真是激动人心的一周。日本的隼鸟2号探测器着陆并采集了小行星龙宫的样本;NASA的洞察号正在钻探火星表面;以色列的一艘名为“创世纪号”的私人航天器正飞向月球,预计在4月着陆。但我们在这一方面才刚刚起步。大自然在太阳系中移动和碰撞物体已经数十亿年了——而且效率惊人。

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一个很好的例子是这块昵称为“大伯莎”(Big Bertha)的岩石,官方编号为NASA目录#14321。它是在阿波罗14号任务中由宇航员艾伦·谢泼德采集的,他之所以选中它,是因为它包含一块看起来不寻常的碎片。他的直觉非常准确。大伯莎这块碎岩与周围的月岩确实不同,很可能它并非起源于那里。根据月球与行星研究所的戴维·克林(David Kring)及其同事的一项研究,这块碎片实际上最初来自地球。

这是第一个清晰的地球物质旅行到另一个世界的例子——也是太阳系中行星际高速公路运行的又一证据。

如果你一直在关注最近的科学新闻,你可能已经知道这个故事的来龙去脉了。这块碎片很可能最初是一块岩石,在大约20公里深的年轻地球地表下结晶。在大约40亿至41亿年前的某个时候,它被一次巨大的小行星撞击炸飞到太空中,最终落到月球上。

然后,在大约39亿年前,它被另一次撞击加热并掩埋,这次撞击发生在月球表面。快进到2600万年前,又一次撞击将这块岩石刨了出来,又把它留在了月球表面上,谢泼德于1971年2月6日在那里发现了它。这块富含石英的奇特岩石成分是其地球来源的有力证据。行星科学家知道地球上有360块起源于月球的陨石,但这是第一块被令人信服地追溯到地球起源的月岩。

克林的发现建立在太空时代最深刻的发现之一之上:认识到太阳系在行星际尺度上是地质活跃的,物质在各个世界之间流动。

众所周知,这条行星际高速公路在早期太阳系非常活跃。月球布满撞击坑的面孔记录了那里漫长的撞击历史(尽管直到阿波罗着陆时,仍有少数顽固派声称大多数月球撞击坑是火山形成的)。科学家们也明白,撞击过程一直持续到今天,但看到从2009年以来一直在监测月球表面的月球勘测轨道器(Lunar Reconnaissance Orbiter)图像中显示出的大量新撞击,仍然令人震惊。

望远镜网络现在监测月球,捕捉小型小行星撞击时产生的闪光,这提供了活动水平的又一个衡量标准。仅在89小时的观测时间内,欧洲的NELIOTA项目就观测到了57次月球撞击闪光。陨石撞击月球比科学家预期的要更广泛地搅动月球表面。尼尔·阿姆斯特朗标志性的脚印将在几万年内被陨石“风化”完全抹去——这远不是许多研究人员当时想象的数百万或数十亿年。

事实证明,小行星和彗星撞击其他世界也比预期的要频繁。1994年夏天发生了一个戏剧性的例子,当时苏梅克-列维9号彗星撞击了木星。此后,业余爱好者在木星上发现了许多其他闪光,最有可能的原因是与其他小型彗星的碰撞。一项最新研究表明,木星大约每周就会发生一次车里雅宾斯克规模的撞击!

大型撞击事件要罕见得多,但当它们撞击岩石行星时,会抛出加入行星际高速公路的物质。这就是那300多块月岩来到地球的原因,也是大伯莎来到月球的原因。地球上还有另外227块陨石被追溯到火星。至今还没有人明确识别出金星陨石,但其中一些肯定存在。甚至有一块地球岩石被初步认定为水星的一部分。

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撞击坑完全搅动了地球早期地表。这大概就是地球岩石来到月球的原因;这也可能是地球生命来到其他世界的原因。(来源:Simone Marchi 等)

Simone Marchi

地球岩石肯定已经降落在所有这些附近的星球上。还要注意的是,在早期太阳系,行星际高速公路的交通流量要大得多,当时撞击事件更为常见。许多研究人员推测,生命可能最初起源于火星,然后通过火星陨石的喷射来到地球,在我们的星球上播种生命。反过来,地球也可能将生命传播到火星。这就是为什么在火星上发现生命如此引人入胜的一个主要原因:它是与地球生命完全不同的,还是两者似乎共享一个共同的起源?

故事并不止于地球和火星。地球岩石无疑也撞击了金星,而且金星在其存在的前几十亿年里可能是一个宜居的海洋世界。也许它也曾是一个充满生机的星球。也许它云层中仍然存在一些生命的微弱残余;值得仔细研究。遥远的地球岩石也可能提供关于生命出现时我们星球面貌的最直接证据。

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大伯莎似乎包含有史以来发现的最古老的完好无损的地球岩石。月球表面的物质(包括NASA档案中来自阿波罗任务的物质)可能包含来自大约40亿年前的许多其他地球样本。它们可以揭示古代大气的组成、早期大陆地壳的结构,甚至可能揭示这个星球上原始生命的化学线索。

而且,既然我想得很大,我就再想得更大一些。行星际高速公路应该是所有拥有多个岩石世界的行星系统的普遍特征。在某些情况下,输送系统将比这里更有效。这尤其适用于围绕红矮星的系统,红矮星往往拥有小而紧密排列的行星。Trappist-1系统——包含七颗已知的行星,大小都大致与地球相当——就是一个极端的例子。

Trappist-1行星中有两颗被认为是潜在宜居的。如果生命在一个行星上出现,它将迅速而有效地传播到另一个行星。在任何类似的紧凑型行星系统中也是如此,而且没有理由认为Trappist-1是独一无二的。至少在这种有限的意义上,生命起源于另一颗行星的假说(即生命能在太空中生存并从一个世界传播到另一个世界)在宇宙中的许多地方可能是真实存在的。

因此,将大伯莎带到月球的这条高速公路,可能会引导我们以更广阔的视角看待行星系统,将其视为动态的孵化器,在生命出现的地方将其播撒开来。

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