我們古老的伴侶月球可能比我們想像的還要古老。 雖然月球岩石顯示其年齡為43.5億年，但新的研究暗示了一個被潮汐加熱所掩蓋的不為人知的過去–一個”重熔”月球表面並重置其地質時鐘的宇宙事件。這項發現不僅挑戰了我們對月球歷史的理解，也重塑了我們對天體形成的認識。 未來的任務可望揭開這個神秘世界更深層的秘密。

藝術家繪製的月球在潮汐加熱事件期間的樣子。 到處都會有激烈的火山活動。 由於距離較近，早期的地球在天空中會顯得更大。 圖片來源：MPS / Alexey Chizhik

月亮的真實年齡仍然是一個不解之謎。 從月球表面採集的樣本表明，月球大約形成於43.5 億年前，大約是太陽系開始形成後的2 億年。

然而，科學家們對這條時間線產生了疑問。 在太陽系混亂的早期，碎片和行星體之間的碰撞導致了行星的形成。 到了2 億年前，大部分的碎片已經被吸收到更大天體中。 因此，許多模擬太陽系演化過程的研究人員認為，在太陽系演化過程的後期不太可能發生大規模碰撞，例如人們認為形成月球的那次碰撞。

在12月18日發表於《自然》（Nature）的一篇”構想論文”中，加州大學聖克魯斯分校教授弗朗西斯-尼莫（Francis Nimmo）和他的合著者為這種差異提出了一種可能的解釋：43.5億年前，由於地球的潮汐拉力造成了大範圍的地質動盪和劇烈加熱，月球經歷了一次”回爐重造”。 他們說，這種重熔會”重置”月球岩石的年齡–掩蓋月球的真實年齡，就像火山整容一樣。

地球和行星科學教授尼莫說：”我們預測，不應該有任何月球岩石的年齡超過43.5億年，因為它們應該經歷了同樣的重置。因為這次加熱事件是全球性的，所以不應該在月球上的任何地方找到比這更古老的岩石。

千百年來，月球一直令人類著迷。近幾個世紀以來，人們開始思考月球是如何形成的，又是何時形成的。 將太空人送上月球的原因之一就是為了回答這個問題。 月球也是我們了解更遙遠天體的發光墊腳石。 但是，如果我們連月球的年齡都無法確定，又如何能確信月球以外的任何物體的確切年齡呢？

月球被認為誕生於早期地球與一顆火星大小的原行星的碰撞–這是我們星球歷史上最後一次巨大的撞擊。 透過對月球岩石樣本進行年代測定，推測其結晶於撞擊後存在的月球岩漿海洋，從而估算出這一事件發生的時間，將月球的年齡定為約43.5 億年。然而，這個年齡沒有考慮到與熱模型和其他證據的一些差異，例如月球表面一些鋯石礦物的年齡，這些證據表明月球的年齡可能高達45.1 億年。

尼莫和他的同事們假設，月球軌道演變驅動的重熔事件可以解釋為什麼經常出現約43.5 億年前的岩石–如美國阿波羅任務和其他任務收集的岩石–而不是月球岩漿海洋的首次凝固。

在他們的論文中，作者利用建模表明，月球可能在大約43.5億年前經歷了足夠的潮汐加熱，導致了這種重熔現象，這可能會”重置”這些月球樣本的表觀形成年齡。

潮汐加熱是指兩個天體之間的引力造成內部摩擦，導致強烈加熱的過程。 對於月球來說，在其早期歷史中，當它更靠近地球時，這種效應可能會更加明顯。 根據最新的模型，在月球早期的某些時期，月球的軌道會不穩定，導致它經歷來自地球的強烈潮汐力，這可能導致重大的加熱事件，並且大大改變月球的地質。

研究團隊將月球上的這種假想加熱事件與目前在木星衛星木衛一上觀測到的火山活動相提並論，木衛一被稱為太陽系中火山最活躍的天體。 木衛一上的火山活動是由潮汐力驅動的，這可能與月球早期的歷史相似，火山活動廣泛，表面不斷被噴發重塑。

研究人員還說，月球的重熔可以解釋為什麼早期轟擊造成的月球撞擊盆地比預期的要少，因為它們會在加熱事件中被抹去。 作者認為，這種解釋將顯示月球的形成發生在44.3 億年前到45.3 億年前，也就是先前估計的年齡上限。

尼莫說，下一階段的研究將涉及更複雜的模擬，以完善我們對潮汐加熱可能如何重置月球地質時鐘的理解。 這將與未來任務中採集的更多月球樣本一起，揭示月球的真實年齡。

這就是為什麼中國的嫦娥六號任務最近令人興奮地返回了月球樣本。 這些從月球遠端收集的樣本將為了解塑造月球歷史的過程提供寶貴的數據。 研究人員尤其渴望看到這些新樣本是否支持潮汐加熱導致全球重置事件的觀點。

尼莫的研究小組還設想進行更詳細的建模，以進一步探索潮汐加熱對月球地質的影響。 雖然最初的模型很有希望，但要充分了解這些加熱事件的範圍，還需要進行更複雜、更逼真的模擬。

這篇論文不僅對月球的過去提供了一個全新的視角，也為對月球的形成和演化進行更細緻的研究打開了大門。 地球化學和模擬建模之間的相互作用正在幫助科學家填補月球歷史的空白，而潮汐加熱正在成為了解月球地質特徵的關鍵機制。

尼莫說：”隨著更多數據的獲得–特別是正在進行的和未來的月球任務所提供的數據–對月球過去的了解將繼續發展。我們希望我們的發現能引發進一步的討論和探索，最終讓人們更清楚地了解月球在太陽系歷史中的地位。

編譯自/ ScitechDaily