第一次核弹试验如何帮助科学家了解月球的形成

第一次核弹试验遗留下来的放射性玻璃为科学家提供了月球形成的线索。这颗玻璃炸弹的副产品揭示了40多亿年前月球首次形成时,某些物质是如何从月球上蒸发的。...

第一次核弹试验遗留下来的放射性玻璃为科学家提供了月球形成的线索。这颗玻璃**的副产品揭示了40多亿年前月球首次形成时,某些物质是如何从月球上蒸发的。

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几十年来,最主要的理论是,我们的月球是在地球被一个称为Theia的火星大小的物体撞击时形成的。这场碰撞被认为是如此强烈和炽热,以至于它导致了某些被称为挥发物的化学物质——熔点非常低的元素——从新形成的月球上蒸发。几十年来,研究人员一直在研究月球岩石中的挥发物,以便更好地了解我们的月球邻居是如何形成的。他们推测了蒸发过程是如何发生的,但很难用经验证据来支持这些理论。你需要在巨大的范围内重新创造月球诞生的条件。

这就是为什么圣地亚哥大学的研究人员决定用核试验来代替数十亿年前月球的经历。”“我突然意识到,如果我们要用一个大的实验,它需要有足够的大小来观察(这种影响),”詹姆斯·戴,今天发表在《科学进步》上的一项研究的主要作者,加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的地球化学家,告诉《边缘报》我想了想,三一试验场是最好的地方。”

三一核试验是第一次全面引爆核弹。1945年7月,这枚**在新墨西哥沙漠以84太焦的威力爆炸——与今天的核武器相比,爆炸规模相对较小。尽管如此,三一爆炸的热量是如此强烈,它融化了试验现场的沙子,产生了一种被称为三一矿的放射性绿色玻璃。这个奇怪的玻璃从爆炸中心向四面八方延伸了1000到1600英尺。

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戴和他的团队收集了这种三氧化三铁的样本,并测量了这些物质损失的挥发物的数量。具体来说,研究人员分析了挥发性锌的损失,因为它是最容易测量的元素之一。另外,专家们认为月球刚形成时失去了大量的锌元素;如果你将月球岩石与地球上发现的类似岩石相比较,它们的元素消耗量大约是地球的100倍。遍布整个月球表面的岩石都显示出类似的锌和其他挥发性物质流失模式,这就是为什么研究人员认为这一定是一次大规模的高温事件导致了这种蒸发。

在研究了三位一体之后,研究人员证实了这个理论是正确的。三一爆炸现场的玻璃和月球一样,损失了相当一部分锌。不仅如此,与爆炸边缘附近的玻璃相比,最靠近爆炸中心的三氧化三铁矿遭受了最大比例的锌损失。这意味着,在温度最高的地方,这种蒸发要明显得多。”Day说:“它告诉我们,月球是如何形成的,挥发性元素是如何从月球上消失的,这些理论都得到了实证检验的支持。”在科学上这很重要,因为你需要知道你的假设是正确的还是不正确的。”

Video: UC San Diego

这些三氧化三铁样品也帮助研究人员完善了月球形成时锌如何蒸发的模型。锌有五种稳定的同位素,它们都有不同的质量。轻同位素比重同位素更容易蒸发,这一过程称为分馏。结果发现,研究人员高估了在这些剧烈事件中损失的锌的比例——三位一体的测试表明,锌的分离比以前认为的要温和得多。

准确地知道挥发物是如何蒸发的,将有助于专家们更好地了解其他行星形成时这一过程是如何运作的。例如,这可以帮助我们弄清楚当我们自己的星球形成时,挥发物是如何流失的。这是研究人员可能从未从实验室测试中获得的关键知识。”圣路易斯华盛顿大学的行星科学家王坤(Kun Wang)没有参与这项研究,他在发给《边缘》(the Verge)的电子邮件中写道:“实验室实验几乎无法达到如此高的压力温度条件。”利用核试验的副产品,他们省去了在实验室做这种……实验的麻烦,这不容易,甚至不可能做到。”

最重要的是,戴说,他很高兴能够利用三位一体测试,一个围绕着毁灭的事件,进一步加深我们对我们的行星系统的了解。”戴伊说:“对我们所有人来说,核时代对每个人的生活都产生了重大影响,这是一个历史性的改变生活的事件,我们利用核时代为科学造福。”做这件事有点令人高兴。”

  • 发表于 2021-05-09 18:51
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  • 分类:互联网

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