【原】新分析揭秘：1972年阿波羅樣本藏月幔特殊硫

天文在線 2025-10-22 發(fā)布于云南

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阿波羅舊樣新解：月球地幔中發(fā)現(xiàn)罕見硫元素

據(jù)最新分析，阿波羅飛船于19732年帶回的樣本顯示，月球的地幔中含有一種奇特的硫化合物。

阿波羅17號(hào)的指揮官尤金?塞爾南在一次艙外活動(dòng)中，從月球車上取回了一根鉆桿。在最近的研究中，阿波羅17號(hào)的鉆桿帶回的眾多樣本中有一份被布朗大學(xué)的研究人員打開分析，他們?cè)谄渲邪l(fā)現(xiàn)了令人驚喜的硫的同位素信號(hào)。

1972年，當(dāng)宇航員們結(jié)束NASA的最后一次阿波羅探月任務(wù)并返回時(shí)，他們收集的一些樣本被密封，且小心保存。這是希望未來的研究者們能利用先進(jìn)的儀器設(shè)備來分析樣本，并做出新的發(fā)現(xiàn)。

如今，由布朗大學(xué)一位教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)就做到了這一點(diǎn)。在《地球物理研究雜志：行星》（Journal of Geophysical Research: Planets）的一篇論文中，研究人員報(bào)告了阿波羅17號(hào)任務(wù)期間從月球的金牛-利特羅區(qū)域取回的巖石樣本中發(fā)現(xiàn)的硫含量驚喜。分析顯示，樣本中的火山物質(zhì)的化學(xué)成分中只含有極少量的硫33（或33S），硫33是硫的四種具有放射性的穩(wěn)定同位素之一。研究人員說，耗盡了硫33的樣本與地球上的硫的同位素比例形成了及其鮮明的對(duì)比。

特定的元素帶著不同的“指紋”，這體現(xiàn)在它們同位素的不同比例上，而同位素之間只有原子質(zhì)量上的細(xì)微差別。擁有相同的同位素指紋，是兩塊巖石來源相同的強(qiáng)有力證據(jù)。研究者們?cè)诘厍蚝驮虑虻难鯕馔凰胤植贾邪l(fā)現(xiàn)了大量相似之處。根據(jù)詹姆斯?多廷的看法，長(zhǎng)久以來大家都假設(shè)硫元素的同位素也會(huì)導(dǎo)致相同的結(jié)論。詹姆斯?多廷是布朗大學(xué)環(huán)境與地球科學(xué)學(xué)科的助理教授，同時(shí)也是這項(xiàng)新研究的領(lǐng)頭人。

“在這之前，大家都認(rèn)為月球的地幔和地球有著相同的硫元素同位素組成，”多廷說，“這也是我在分析樣本時(shí)預(yù)料的結(jié)果，然而事實(shí)正好相反，我們得到了與我們?cè)诘厍蛏习l(fā)現(xiàn)的任何東西都不同的寶貴價(jià)值?！?/span>

多廷分析的樣本取自于一臺(tái)雙動(dòng)雙管鉆具設(shè)備——它是一根可以鉆進(jìn)月球土壤60厘米的金屬圓管，在任務(wù)期間由阿波羅17號(hào)的宇航員尤金·塞爾南和哈里森·施密特操作。返回地球后，NASA啟動(dòng)了一個(gè)名叫阿波羅下一代樣本分析（Apollo Next Generation Sample Analysis 或ANGSA）的項(xiàng)目，并在此項(xiàng)目下將裝有月球土壤的圓管密封在氦室中，以確保樣本不受損害，以便于未來的研究。

過去幾年里，NASA開始通過一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)性質(zhì)的申請(qǐng)程序來使得ANGSA樣本能被用于學(xué)術(shù)研究。多廷建議使用二次離子質(zhì)譜儀來分析硫的同位素。二次離子質(zhì)譜儀是一種分析同位素的高精度儀器，而這種儀器在樣本被帶回到地球的1972年還并不存在。

多丁（Dottin）在驅(qū)動(dòng)管道中尋找特殊的地幔樣本用于他的研究工作。

他說：我的目標(biāo)是尋找一種特殊質(zhì)地的“硫”，這種“硫”是跟隨地質(zhì)活動(dòng)噴發(fā)出來的不是其他活動(dòng)而出現(xiàn)。

后面通過研究，他非常的震驚當(dāng)看到同位素的比例與地球上的相差極大。

多丁說：“我第一反應(yīng)是，'這絕對(duì)不可能?！?/span>

因此，我們?cè)俅未_認(rèn)所有操作是不是都沒問題，結(jié)果操作過程確實(shí)沒問題

這是非常讓人興奮的結(jié)果

他說，形成這種異常的硫化物有兩種可能性

這些硫化物可能是月球早期歷史上發(fā)生的化學(xué)過程的殘留物。

當(dāng)硫化物在透光且輕薄的大氣層和紫外線相互作用時(shí)，會(huì)降低硫-33的比列。

根據(jù)以上情況，推測(cè)出月球在早期曾有過一個(gè)短暫存在的大氣層，這個(gè)大氣層可能促成過這種光化學(xué)反應(yīng)。

如果這些實(shí)驗(yàn)的地幔樣本是這樣形成的，那么月球的演化我們還待進(jìn)一步探索。

多丁說：“這些硫化物將是月球表面物質(zhì)與地幔之間進(jìn)行古老物質(zhì)交換的證據(jù)。”

“在地球上，我們有板塊擠壓運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)這一物質(zhì)生成，但月球沒有

因此，早期月球上存在某種物質(zhì)交換機(jī)制，這一發(fā)現(xiàn)令人興奮?！?/span>

另一種可能性是，這種異常的硫化物是月球形成過程中遺留下來的。

當(dāng)前，月球形成的主流解釋為，一個(gè)名為忒伊亞（Theia）的天體與地球發(fā)生了碰撞，形成了月球，忒伊亞（Theia）大小與火星相當(dāng)。

那次碰撞產(chǎn)生的碎片最終聚集形成了月球。

忒伊亞的硫特征可能與地球有所差異，這些差異可能在撞擊過程中已被遺留在月球地幔中。

從這項(xiàng)研究來看，尚不清楚這兩種可能的解釋中哪一個(gè)是正確的。

多丁希望，對(duì)火星和其他天體的硫同位素進(jìn)行更多研究，或許有一天會(huì)發(fā)現(xiàn)答案

他說，了解同位素特征的分布也會(huì)有助于科學(xué)家更好的分析太陽系是如何形成的。

多丁（Dottin）在驅(qū)動(dòng)管道中尋找特殊的地幔樣本用于他的研究工作。他說：我的目標(biāo)是尋找一種特殊質(zhì)地的“硫”，這種“硫”是跟隨地質(zhì)活動(dòng)噴發(fā)出來的不是其他活動(dòng)而出現(xiàn)。后面通過研究，他非常的震驚當(dāng)看到月球上的同位素的比例與地球上的相差極大。

多丁說：“我第一反應(yīng)是，'這絕對(duì)不可能?！币虼耍覀?cè)俅未_認(rèn)所有操作是不是都沒問題，結(jié)果操作過程確實(shí)沒問題。這是非常讓人興奮的結(jié)果。他說，形成這種異常的硫化物有兩種可能性。

這些硫化物可能是月球早期歷史上發(fā)生的化學(xué)過程的殘留物。當(dāng)硫化物在透光且輕薄的大氣層和紫外線相互作用時(shí)，會(huì)降低硫-33的比列。

根據(jù)以上情況，推測(cè)出月球在早期曾有過一個(gè)短暫存在的大氣層，這個(gè)大氣層可能促成過這種光化學(xué)反應(yīng)。如果這些實(shí)驗(yàn)的地幔樣本是這樣形成的，那么月球的演化我們還待進(jìn)一步探索。

多丁說：“這些硫化物將是月球表面物質(zhì)與地幔之間進(jìn)行古老物質(zhì)交換的證據(jù)。”在地球上，我們有板塊擠壓運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)這一物質(zhì)生成，但月球沒有因此，早期月球上存在某種物質(zhì)交換機(jī)制，這是令人興奮的發(fā)現(xiàn)?！?/span>

另一種可能性是，這種異常的硫化物是月球形成過程中遺留下來的。當(dāng)前，月球形成的主流解釋為，一個(gè)名為忒伊亞（Theia）的天體與地球發(fā)生了碰撞，形成了月球，忒伊亞（Theia）大小與火星相當(dāng)。那次碰撞產(chǎn)生的碎片最終聚集形成了月球。忒伊亞的硫特征可能與地球有所差異，這些差異可能在撞擊過程中已被遺留在月球地幔中。

從這項(xiàng)研究來看，尚不清楚這兩種可能的解釋中哪一個(gè)是正確的。

多丁希望，對(duì)火星和其他天體的硫同位素進(jìn)行更多研究，或許有一天會(huì)發(fā)現(xiàn)答案。他說，了解同位素特征的分布也會(huì)有助于科學(xué)家更好的分析太陽系是如何形成的。

潤(rùn)色后

月球特殊硫化物

多丁（Dottin）專注于在驅(qū)動(dòng)管道中探尋特殊地幔樣本，其目標(biāo)是找到因地質(zhì)活動(dòng)噴發(fā)、具有特殊質(zhì)地的“硫”。在研究過程中，他意外發(fā)現(xiàn)月球上同位素比例與地球相差極大，這一結(jié)果讓他極為震驚，甚至第一反應(yīng)是“這絕對(duì)不可能”。在反復(fù)確認(rèn)操作無誤后，這一令人興奮的結(jié)果得以確認(rèn)。

多丁指出，形成這種異常硫化物存在兩種可能性。其一，這些硫化物或許是月球早期歷史上化學(xué)過程的殘留物。在月球早期，存在一個(gè)短暫的大氣層，當(dāng)硫化物在透光且輕薄的大氣層中與紫外線相互作用時(shí)，會(huì)降低硫 - 33 的比例。這一推測(cè)意味著，如果地幔樣本是如此形成的，那么月球的演化過程還有諸多未知等待探索。多丁認(rèn)為，這些硫化物可能是月球表面物質(zhì)與地幔之間進(jìn)行古老物質(zhì)交換的證據(jù)。地球上依靠板塊擠壓運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)生成與交換，而月球沒有板塊運(yùn)動(dòng)，這表明早期月球上存在某種獨(dú)特的物質(zhì)交換機(jī)制，這一發(fā)現(xiàn)意義非凡。

其二，異常硫化物可能是月球形成過程中遺留下來的。目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為，月球是由名為忒伊亞（Theia）的天體與地球碰撞形成的，忒伊亞大小與火星相當(dāng)，碰撞產(chǎn)生的碎片聚集形成了月球。由于忒伊亞的硫特征可能與地球存在差異，這些差異可能在撞擊過程中留存于月球地幔之中。

然而，就目前這項(xiàng)研究而言，尚無法明確這兩種解釋哪一種正確。多丁滿懷期待地表示，希望通過對(duì)火星和其他天體的硫同位素展開更多研究，或許終有一天能找到答案。了解同位素特征的分布，對(duì)于科學(xué)家深入分析太陽系的形成過程具有重要幫助，這些特殊硫化物或許就是開啟太陽系起源奧秘之門的鑰匙。

BY：phys-Kevin Stacey， Brown University- Robert Egan

FY：Astronomical volunteer team

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翻譯：天文志愿文章組-協(xié)作翻譯小分隊(duì)

聯(lián)合署名：參宿四今天爆炸了嗎！，Collapsar

審核：天文志愿文章組-

排版：零度星系

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來自：https:///news/2025-10-analysis-apollo-samples-brought-earth.html