第一次核爆炸有助于检验月球形成理论

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斯克里普斯同位素地球化学实验室的詹姆斯·戴教授。图源:加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所。

在第一次核试验炸弹爆炸后，科学家们发现了覆盖在地面上的几十年前的放射性玻璃，这些玻璃被用来检验关于月球大约45亿年前形成的理论。

在一项新的研究中，加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所教授詹姆斯的一天同事们检查了绿色玻璃中含有的锌和其他挥发性元素的化学成分，这些元素被称为三初晶，它们是1945年钚炸弹爆炸在极端温度下形成的放射性物质。分析的测试样本是在新墨西哥州三位一体试验场距离地面零点10米(30英尺)到250米(800英尺)之间收集的。

与距离爆炸地点较远的样品相比，离爆炸地点最近的玻璃中挥发性元素(如锌)已耗尽。存在的锌富集在较重和较不活泼的同位素中，这些同位素是这些元素的形式，它们的原子质量不同，但化学性质相同。

“三位一体”火球爆炸后0.025秒的画面。来源:美国政府国防威胁减少局。

锌和其他挥发性元素在高温下会蒸发，它们在靠近爆炸地点的地方比远离爆炸地点的地方“干涸”。该研究结果发表在2月8日的杂志上科学的进步。

“结果表明，高温下的蒸发，类似于行星形成之初的蒸发，导致挥发性元素的损失，并使事件遗留物质中的重同位素富集，”斯克里普斯地球科学家、该研究的主要作者戴说。“这一直是传统观点，但现在我们有实验证据来证明这一点。”

长期以来，科学家们一直认为，当地球与火星大小的行星体碰撞时，产生的碎片最终形成了月球，也发生了类似的化学反应。戴和同事们的分析发现，三闪石和月球岩石之间有相似之处，它们都高度消耗挥发性元素，几乎不含水。

戴的研究为月球形成的“大碰撞理论”提供了新的证据。

斯克里普斯教授詹姆斯·戴手持从新墨西哥州三位一体核试验场采集的三位一体样本。图源:加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所。

在新墨西哥州沙漠试验场，从地面零点向外延伸约350米(1100英尺)的薄薄一层三长岩是在核反应发生时由热量形成的。研究结果表明，无论是在地球上还是在外太空发生的极端温度和压力事件中，挥发性元素都会发生相同的化学反应。

“我们利用这一改变历史的事件为科学造福，从70多年前永远改变了人类历史的事件中获得了新的和重要的科学信息，”该中心主任戴说斯克里普斯地球化学同位素实验室。

NASA新兴世界项目支持了这项研究。来自巴黎全球体质研究所、圣路易斯华盛顿大学麦克唐奈空间科学中心和林登·b·约翰逊空间中心的研究人员是这项研究的共同作者。