Đăng ký nhận bản tin khoa học Lý thuyết kỳ diệu của CNN. Khám phá vũ trụ với tin tức về những khám phá hấp dẫn, tiến bộ khoa học và hơn thế nữa.

CNN
—

Bụi mặt trăng được các phi hành gia Apollo 17 thu thập vào những năm 1970 cho thấy Mặt trăng già hơn 40 triệu năm so với suy nghĩ trước đây.

Sau khi hạ cánh xuống mặt trăng vào ngày 11 tháng 12 năm 1972, các phi hành gia NASA Eugene Cernan và Harrison Schmidt đã thu thập đá và bụi từ bề mặt mặt trăng. Một phân tích mới về mẫu đó đã tiết lộ các tinh thể zircon và niên đại của nó là 4,46 tỷ năm. Các ước tính trước đây chỉ ra rằng tuổi của Mặt trăng, được hình thành do một vụ va chạm thiên thể lớn, là 4,425 tỷ năm.

Kết quả được công bố hôm thứ Hai trên tạp chí Thư quan điểm địa hóa.

“Những tinh thể này là chất rắn lâu đời nhất được biết đến, hình thành sau một vụ va chạm lớn. Bởi vì chúng ta biết tuổi của những tinh thể này”, Philip Heck, tác giả cấp cao của nghiên cứu, và Robert A. Pritzker, người phụ trách Khoa Thiên thạch và Nghiên cứu Địa cực tại Đại học New York, cho biết. Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Field ở Chicago cho biết trong một báo cáo rằng nó đóng vai trò như một cái neo cho niên đại mặt trăng.”

Những ngày đầu của hệ mặt trời của chúng ta – khi Trái đất vẫn đang hình thành và ngày càng phát triển về kích thước – rất hỗn loạn và các vật thể bằng đá thường va chạm vào nhau trong không gian. Theo các nhà nghiên cứu, trong khoảng thời gian đó hơn 4 tỷ năm trước, một vật thể có kích thước bằng sao Hỏa đã va chạm với Trái đất, đẩy ra một mảnh đá lớn và trở thành mặt trăng. Nhưng các học giả đã phải vật lộn để xác định niên đại chính xác của sự kiện quan trọng này.

Năng lượng từ sự va chạm của một vật thể có kích thước sao Hỏa với Trái đất làm tan chảy những tảng đá mà cuối cùng hình thành nên bề mặt Mặt trăng.

Heck, đồng thời là giám đốc cấp cao của Trung tâm Nghiên cứu Tích hợp Negaunee của bảo tàng và là giáo sư tại Khoa Khoa học Địa vật lý tại Đại học, cho biết: “Khi bề mặt nóng chảy theo cách này, các tinh thể zircon không thể hình thành và tồn tại”. Chicago. “Nó được hình thành sau khi đại dương magma mặt trăng nguội đi.”

“Nếu không, chúng sẽ tan chảy và dấu hiệu hóa học của chúng sẽ bị xóa.”

Nghiên cứu trước đây của đồng tác giả nghiên cứu Bidong Zhang, cộng tác viên nghiên cứu tại Khoa Khoa học Trái đất, Hành tinh và Không gian tại Đại học California, Los Angeles, cho rằng việc xác định tuổi của các tinh thể trong bụi mặt trăng có thể tiết lộ tuổi thực của Mặt trăng , Tốt.

Zhang và đồng nghiệp Audrey Bouvier, giáo sư khoa học hành tinh thực nghiệm tại Đại học Bayreuth ở Đức, đã tiếp cận Heck và tác giả nghiên cứu chính Jennika Greer, một cộng tác viên nghiên cứu về khoa học địa chất tại Đại học Glasgow, để xem xét các tinh thể ở cấp độ nano bằng cách sử dụng một kỹ thuật tiên tiến. Để xác định thành phần hóa học của nó và xác định tuổi của mặt trăng.

Theo các tác giả nghiên cứu, nghiên cứu này thể hiện việc sử dụng phương pháp phân tích đầu tiên để xác định niên đại của các tinh thể bằng phương pháp chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử và được thực hiện bằng các dụng cụ tại Đại học Northwestern ở Evanston, Illinois.

Greer, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Bảo tàng Field, cho biết: “Trong chụp cắt lớp thăm dò nguyên tử, chúng tôi bắt đầu bằng cách mài một mảnh mẫu mặt trăng thành một đầu rất sắc nét, sử dụng kính hiển vi chùm ion tập trung, gần giống như một chiếc gọt bút chì rất lạ mắt”. . và Đại học Chicago khi tôi thực hiện nghiên cứu này. “Sau đó, chúng tôi sử dụng tia laser cực tím để làm bay hơi các nguyên tử khỏi bề mặt của đầu đó. Các nguyên tử di chuyển qua máy quang phổ khối và tốc độ chúng di chuyển cho chúng ta biết chúng nặng bao nhiêu, từ đó cho chúng ta biết những nguyên tử đó được làm từ gì.”

Phân tích cho thấy số lượng nguyên tử uranium có trong tinh thể zircon đã bị phân rã phóng xạ. Các nguyên tố có thể biến đổi nếu nguyên tử của chúng có cấu hình proton và neutron không ổn định, khiến một số trong chúng phân rã, giống như cách uranium phân rã thành chì. Bằng cách theo dõi quá trình này diễn ra trong bao lâu, các nhà khoa học có thể xác định tuổi của một thứ gì đó bằng cách so sánh tỷ lệ uranium và nguyên tử chì.

Heck nói: “Việc hẹn hò bằng phép đo phóng xạ hoạt động hơi giống một chiếc đồng hồ cát. “Trong một chiếc đồng hồ cát, cát chảy từ bầu thủy tinh này sang bầu thủy tinh khác, với thời gian trôi qua được biểu thị bằng sự tích tụ cát ở bầu phía dưới. Việc xác định niên đại bằng phóng xạ hoạt động tương tự bằng cách đếm số nguyên tử mẹ và số nguyên tử con mà chúng đã biến đổi vào. Thời gian trôi qua khi đó có thể được tính toán vì Tốc độ biến đổi đã được biết.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng các đồng vị chì được tìm thấy trong mẫu bụi Mặt Trăng để xác định rằng các tinh thể này có niên đại 4,46 tỷ năm, cho thấy Mặt Trăng ít nhất phải có độ tuổi như vậy.

Greer nói: “Thật đáng kinh ngạc khi có thể có được bằng chứng cho thấy tảng đá mà nó nắm giữ là phần lâu đời nhất của mặt trăng mà chúng tôi đã phát hiện ra”. “Đó là điểm kết nối cho nhiều câu hỏi về Trái đất. Khi bạn biết tuổi của một thứ gì đó, bạn có thể hiểu rõ hơn điều gì đã xảy ra với nó trong lịch sử của nó.”

Mặc dù các mẫu mặt trăng đã được đưa về Trái đất hơn 50 năm trước nhưng phải mất một thời gian dài để phát triển công nghệ cần thiết để thực hiện phân tích tinh thể chi tiết như vậy. Đó là lý do tại sao NASA chờ đợi Khám phá một số mẫu vật nguyên sơ Chúng được thu thập từ thời Apollo cho đến những năm gần đây, cho phép hiểu rõ hơn về mặt trăng tự nhiên của hành tinh chúng ta bằng các phương pháp tiên tiến nhất.

Heck nói: “Mặt trăng là một đối tác quan trọng trong hệ hành tinh của chúng ta. “Nó ổn định trục quay của Trái đất, đó là lý do tại sao có 24 giờ trong một ngày và tại sao có thủy triều. Nếu không có Mặt trăng, sự sống trên Trái đất sẽ khác. Đó là một phần trong hệ thống tự nhiên của chúng ta mà chúng ta muốn hiểu rõ hơn và nghiên cứu của chúng tôi cung cấp một mảnh ghép nhỏ trong toàn bộ bức tranh đó.