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月壤中為什么有玻璃

2021.03.21

2020年12月17日,嫦娥五號返回艙安全著陸,帶回了近兩公斤的月球樣品,首次實現了我國地外天體采樣返回。據悉,月球樣品001號裝有100克月球土壤樣品,其容器材質為人造水晶,月壤儲存在其中心部位的空心夾層球體造型之中。

從20倍放大下看到的月壤,無論是反射光還是透視光下,都能明顯看到褐色的玻璃狀物質。我們常見的玻璃都是人工燒制的產物,月球上怎么來的碎小的玻璃呢?

美國阿波羅登月是50多年前的事情,美國和其他國家的月球基地也還停留在紙面上,很顯然月球上的玻璃并不是人工產物。

人造玻璃是高溫下生產的,同樣的天然高溫環境下也會產生玻璃,比如隕石撞擊高溫下巖石熔化再冷卻后就會形成玻璃狀物質。

1844年,英國科學家達爾文從澳大利亞獲得了一塊奇怪的玻璃質石塊(后來被命名為達爾文玻璃),當時對它的起源主要有兩種解釋:一是地球起源說,認為它是火山噴發的產物,或者隕石撞擊地球的產物;二是月球起源說,認為它是月球火山噴發或被隕石撞擊后飛濺出來的。

地球表面有一層稠密的大氣層,絕大多數隕石都沒落到地面就燃燒殆盡,只有較大的隕石才能落到地面。而月球沒有稠密大氣層的存在,大小隕石都能撞擊月球形成隕石坑。

由于沒有大氣層緩沖降低隕石的速度,隕石撞擊月面的速度普遍超過12公里/秒,碰撞發生時會產生巨大的沖擊波和熱量,隕石表面和被撞擊的月面在一瞬間迅速熔化甚至氣化,同時大量物質在撞擊時飛濺而出。

無論是留在月面還是飛濺而出的熔融狀物質,在冷卻后都能形成天然的玻璃,這就是嫦娥五號月壤中微小的玻璃狀石塊的來歷,也解答了達爾文玻璃的起源。

由于月壤主要包含巖石、巖床的碎屑、撞擊產生的玻璃質微粒等,顆粒質地極其微細,但卻像刀尖一樣銳利。它主要由氧、硅、鐵等元素構成,不含有任何有機養分,而且非常干燥,所以無論種菜還是種土豆都不行。

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