(CNN)——阿波罗17号宇航员在20世纪70年代收集的月球尘埃表明，月球比之前认为的要早4000万年。
1972年12月11日登陆月球后，美国宇航局宇航员尤金·塞尔南和哈里森·施密特从月球表面收集了岩石和尘埃。对该样本的新分析发现了锆石晶体，并将其追溯到44.6亿年前。此前的估计认为，月球是由一次巨大的天体碰撞形成的，年龄为44.25亿岁。
研究结果发表在周一的《地球化学展望快报》上。
“这些晶体是大碰撞后形成的已知最古老的固体。因为我们知道这些晶体的年龄，所以它们可以作为月球年表的锚，”资深研究作者菲利普·赫克在一份声明中说，他是芝加哥菲尔德自然历史博物馆陨石学和极地研究的罗伯特·a·普利兹克策展人。
我们太阳系的早期——当地球还在形成和壮大的时候——是混乱的，岩石天体经常在太空中碰撞。据研究人员称，在40多亿年前的那段时间里，一个火星大小的物体撞向地球，抛出了一大块岩石，成为月球。但科学家们一直在努力确定这一关键事件的确切日期。
火星大小的物体撞击地球产生的能量融化了最终形成月球表面的岩石。
“当表面像那样熔化时，锆石晶体无法形成并存活。因此，月球表面的任何晶体都必须是在月球岩浆海洋冷却后形成的，”赫克说，他也是博物馆内格尼综合研究中心的高级主任，也是芝加哥大学地球物理科学系的教授。
“否则，它们就会被熔化，它们的化学特征就会被抹去。”
高科技原子分析
该研究的合著者、加州大学洛杉矶分校地球、行星和空间科学系助理研究员张必东此前的研究表明，确定月球尘埃中晶体的年龄可能也会揭示月球的实际年龄。
张和他的合著者、德国拜罗伊特大学实验行星学教授奥德丽·布维尔(Audrey Bouvier)找到赫克和主要研究作者、格拉斯哥大学地球科学研究助理詹妮卡·格里尔(Jennika Greer)，用一种先进的技术对这些晶体进行纳米级观察，以确定它们的化学成分，并确定月球的年龄。
这项研究标志着首次使用原子探针断层扫描测定晶体年代的分析方法，该研究是在伊利诺伊州埃文斯顿的西北大学使用仪器进行的。
格里尔说:“在原子探针断层扫描中，我们首先使用聚焦离子束显微镜将一块月球样本磨成一个非常锋利的尖端，就像一个非常漂亮的卷笔刀一样。”格里尔在菲尔德博物馆和芝加哥大学攻读博士学位时参与了这项研究。“然后，我们使用紫外激光从尖端表面蒸发原子。原子通过质谱仪移动，它们移动的速度告诉我们它们有多重，反过来告诉我们它们是由什么组成的。”
分析显示了锆石晶体中有多少铀原子经历了放射性衰变。如果元素的原子中含有不稳定的质子和中子结构，元素就会发生变化，导致其中一些元素衰变，比如铀衰变为铅。通过追踪这个过程需要多长时间，科学家可以通过比较铀原子和铅原子的比例来确定某物的年龄。
“放射性测年法有点像沙漏，”赫克说。在沙漏中，沙子从一个玻璃球流到另一个玻璃球，随着时间的推移，沙子在较低的玻璃球中积累。放射性测年法的工作原理与此类似，即计算母原子的数量以及它们转变成的子原子的数量。然后就可以计算出时间的流逝，因为我们知道了转化速率。”
“月球最古老的部分”
研究小组利用月球尘埃样本中的铅同位素来确定这些晶体的年龄为44.6亿年，这表明月球的年龄至少也有这么大。
格里尔说:“能够证明你拿着的岩石是我们迄今为止发现的最古老的月球碎片，这真是太神奇了。”“这是一个关于地球的许多问题的锚点。当你知道某样东西的年龄时，你就能更好地了解它在历史上发生了什么。”
尽管月球样本在50多年前就被带回地球了，但开发对晶体进行如此详细分析所需的技术仍需要时间。这就是为什么美国宇航局一直等到最近几年才揭开阿波罗时代收集的一些原始样本，以便使用最先进的方法更深入地了解我们星球的天然卫星。
赫克说:“月球是我们行星系统中的一个重要伙伴。”“它稳定了地球的旋转轴，这就是一天有24小时的原因，这就是我们有潮汐的原因。如果没有月球，地球上的生命看起来会不一样。这是我们想要更好地理解的自然系统的一部分，我们的研究为整个画面提供了一小块拼图。”
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