核爆炸可以告訴我們哪些有關月球起源的信息？

編譯：鄭娟娟

在上一篇《月亮的起源之謎》中，貝貝簡單介紹了有關月球形成的數個假說、理論，令人驚訝的是，月亮離我們這麼近，可是在科學界到目前為止，還沒有一個有關它形成的理論是那樣堅實地站住了腳。今天，我們繼續跟蹤有關月球起源的研究進展。

2月8日，《SciencenAdvances（科學進展）》雜誌上發表了一篇新論文，《Evaporative fractionation of zinc during the first nuclearndetonation》（第一次核爆炸期間鋅的蒸發分餾），介紹了通過對世界上第一次核試驗形成的玻璃石進行的分析，進一步支持了月球形成的大碰撞理論。貝貝根據論文及數篇相關報道，進行了簡單編譯。

一、三一核彈測試（TRINITYnNUCLEAR BOMB TEST）

首先簡單介紹相關背景。

當第二次世界大戰在歐洲爆發時，美國科學界正在努力追趕德國在原子能方面的進展。20世紀40年代初，美國政府授權了一項有關核試驗和開發的最高機密計劃，代號為「曼哈頓計劃」（ThenManhattan Project）。它的目標是研發世界上第一顆原子彈。該項目的大部分研究和開發，都在美國新墨西哥州洛斯阿拉莫斯建造的設施中進行。

1945年7月，洛斯阿拉莫斯的科學家們成功地試爆了第一顆原子彈，地點位於阿拉莫戈多附近的三一測試點（the Trinity test site）。當原子彈從鋼塔引爆時，產生了強烈的閃光、突然的熱浪和極其強大的爆炸聲響。一個火球升上天空，然後被一個巨大的蘑菇雲環繞，這片蘑菇雲一直伸展到40000英尺遠的地方。爆炸產生的威力相對於21000噸TNT，徹底摧毀了擱置原子彈的鋼塔。

二、從核爆測試點撿回來的玻璃石

三一核彈測試過去70多年後，研究人員發現在核爆測試點的地面上鋪滿了放射性玻璃石（trinitite），這些玻璃石是1945年鈈炸彈爆炸的極端高溫形成的放射性物質。令人驚訝的是，這些玻璃石發揮了意想不到的作用——一組科學家通過對它們的研究，從另一個角度檢驗了月球形成的理論。

這組科學家是來自加州大學聖地亞哥分校的斯克里普斯海洋研究所的教授James Day以及他的同事。他們檢查了玻璃石中鋅的化學成分以及其他的揮發性元素，測試樣本的選取範圍是三一測試點的原爆點（ground zero）附近10到250米的距離。

研究人員發現，這些玻璃石樣本與曾經研究的月球岩石，在化學反應過程中存在關鍵性相似之處。領導研究的JamesnDay教授說，有很多原因表明玻璃石（trinitite）是很好的樣本，首先是核爆測試點的地質情況，屬於長石石英岩（arkosic sandstone），當然，石英既可以蒸發，也可以融化。儘管很難想像岩石蒸發的情況，但事實上，石英中的硅酸鹽礦物能夠在極高的溫度下蒸發，例如極其巨大的碰撞和核爆，都會產生這樣的溫度環境。

研究團隊特別分析了核爆點的岩石內會在高溫下蒸發的揮發性元素，並將分析結果與月球岩石樣本的測量結果進行了對比。對於那些越靠近原爆點的玻璃石樣本，其中的揮發性元素被蒸幹得越徹底（dried out），包括鋅在內。對於那些離原爆點較遠的玻璃石樣本來說，情況就並非如此了，因為它們並沒有暴露在如此高水平的熱量中。要想形成月球這麼大的衛星，就需要大量的熱量以及非常非常大的化學過程，因此他們認為月球的形成需要非常巨大的碰撞，只有非常暴力、非常巨大的碰撞才能產生完全的融化和蒸發。James說，通過檢測三一核爆的玻璃石樣本，我們能夠證明這個過程確實發生了。我們可以看看這些玻璃石樣本的成分，看看它們裡面揮發性元素的蒸干程度，我們發現它們幾乎完全模仿了月球樣本中的情況。「結果表明，高溫下的蒸發，類似於行星形成開始時的蒸發，導致揮發性元素的損失和在留下的物質中重同位素的富集情況。」

「還有很多的下一步，因為我們對揮發物（volatiles）的理解是如此重要，」nJames 教授說，「實際上，我們需要解決的其中一件事情是，地球上為什麼會有水？為什麼會有很多揮發物？為什麼會宜居？我們真的不知道這些問題的答案是什麼，但是現在我們開始做一些膚淺的研究。」

論文鏈接：

Evaporative fractionation of zinc during the first nuclear detonation

主要新聞鏈接：

First Nuclear Explosion Helps Test Theory of Moon』s Formation

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