利用新技术对古老岩石进行检查，揭示了月球大气的来源：根据《科学进展》杂志上的一篇报告，数十亿年来，陨石轰击月球表面，扬起了尘埃，形成了这颗卫星稀薄的大气层。
科学家们为何研究月球岩石
一个科学家团队分析了在 1968 年至 1972 年进行的阿波罗任务中收集的月球岩石。这些样本之前也曾被检查过。
“但当时的仪器并不十分精确，”该研究的首席作者、麻省理工学院的助理教授 Nicole Nie 说。
2013 年，美国宇航局发射了月球大气和尘埃环境探测器，以收集有关月球稀薄大气的信息。该任务提供了两个线索。首先，在流星雨期间，月球大气中的钾和铷浓度有所增加。其次，在月食期间，这些元素的水平发生了变化，当时月球被地球遮挡。
这些发现暗示，两种过程共同作用形成了——并不断补充——月球的大气层。研究人员怀疑，两种太空风化过程在塑造月球大气层中起作用：撞击蒸发和离子溅射。
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太空风化过程
撞击蒸发发生时，陨石撞击表面，实际上会将尘埃扬到大气中。离子溅射发生时，太阳风会将带电粒子从太阳带到月球表面，并将能量传递到土壤中，将这些原子溅射到空中。
这些信息指明了研究人员的正确方向。但它没有提供确凿的数据，说明月球大气中发现的钾和铷是由蒸发还是太阳风引起的，以及各自的比例。
因此，Nie 和她的团队从阿波罗岩石中获得了 10 个样本——每个样本大约有一滴雨水大小。他们将样本粉碎成粉末，然后将粉末溶解在酸中，将它们分离成含有钾和铷的独立溶液。然后，他们使用质谱仪分析这些溶液，以测量每个样本中钾和铷的各种同位素。
关键的同位素
确定同位素的存在至关重要。一种元素的同位素具有相同数量的质子，但中子数量不同。
由于钾和铷都是挥发性物质——这意味着突发的变化，例如撞击，可以使它们变成不同的同位素——测量这些原子变化可以显示月球表面哪些元素进入了大气层，并提供相当可靠的解释，说明是如何发生的。
如果月球大气由蒸发并在空气中悬浮的原子组成，那么较轻的同位素应该更容易被扬到大气中，而较重的同位素则很可能沉入土壤中。
此外，撞击蒸发和离子溅射会导致非常不同的同位素比例。因此，留在土壤中的轻重同位素的特定比例，对于钾和铷来说，应该能够显示出对月球大气做出贡献的过程。
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月球表面
科学家的分析表明，月球大气约有 70% 或更多是由陨石撞击形成的，其余部分则来自太阳风。
虽然科学家们对他们的发现并不感到意外，因为轨道器已经预测了这些元素的存在，但这项研究有力地证明了大多数大气元素来自地表。
“表面正在受到各种事物的轰击，”Nie 说。“你会期望这些东西会释放原子到大气中。”
她期待看到来自“阿尔忒弥斯”等月球任务的样本，这些任务将带回月球南极及其黑暗面的土壤样本，因为这些样本可能含有不同浓度的关键元素。她还对来自火星一颗或两颗卫星的样本感到兴奋。
“我们的框架包含一种分析其他行星体样本的技术，”Nies 说。
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《科学进展》。月球土壤记录亿万年来的大气流失。
