【科技.未來】50年後重返月球 重探阿波羅未解之謎

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正如Blue Origin創辦人貝佐斯(Jeff Bezos)所說,商界沒有誘因從事純粹的科研。

那麼NASA這次重返月球,將會解答甚麼科學問題?

星體科學研究院(PSI)高級科學家Jeffrey Kargel指,研究月球的科研將會有重大得着,地球上的板塊活動抹去了38億年前的石塊記錄,「但我們知道隕石與地球碰撞而產生的碎片在月球保存得很好,也容易被阿波羅計劃太空人撿回來。」 Kargel表示,從中「可了解各大洲的起源、海洋最早的痕迹、原始大氣層的成分,甚至生命的起源。」 歐洲太空總署(ESA)人類及機器探索總監David Parker同樣對研究月球感到興奮:「過去45億年,它就擺在那裏不受干預,是太陽系歷史的博物館。」

月球起源假說之一的大碰撞說,但近年在月球岩石分析結果下,備受考驗。( NASA/JPL-Caltech; Wikimedia Commons)

羅格斯大學星體科學家Juliane Gross舉例指:「在阿波羅計劃之前,我們真的不知道月球如何形成。」有一種假說認為,在大約45億年前地球剛成形時,一個約火星大小的星體「忒伊亞」(Theia)撞向原始地球,撞擊碎片殘餘形成了月球。但近年這「大碰撞說」開始受到考驗,瑞士科學家2001年重新測量30塊在阿波羅任務收集而來的樣本,發現其氧同位素與地球相同。地球化學家其後比較了地球和月球的鈦、鎢等多種金屬元素,結果沒有分別。問題是,各個星球的化學性質各有不同,忒伊亞理應與地球有很大分別,若月球是由忒伊亞構成,就不應與地球如此相似。

一些學者試圖探討或修正這假設。日本橫濱地球科學研究院研究員細野七月的團隊今年4月發表研究報告,團隊透過電腦模擬分析,認為可能是固態的忒伊亞撞進仍是溶岩的原始地球,因岩漿加熱程度較高而體積膨脹較多,導致撞擊而成的月球化學性質與地球接近。

近年有學者提出大碰撞說以外的假說,例如地球受天體撞擊後形成冬甩型的短暫結構,但需要重返月球才可進一步證實。(Simon Lock圖片)

2017年有另一派說法,認為地球被天體撞擊後岩石和金屬氣化,形成一個名為Synestia的冬甩狀短暫結構。外圈的岩石快速轉動至月球軌道,冷卻後形成月球;中心的岩石物質則包覆金屬為主的核心,冷卻後形成地球。由於撞擊過程中地球與天體完全熔合,化學成分因而均勻混和,分散而成的地球和月球自然化學性質相似。但提出這理論之一的加州理工學院博士後研究員Simon J. Lock說:「我們無法以現有的月球吸積模型來研究。」 Gross認為,重返月球收集更多樣本,尤其是從未嘗取樣的月球背面,可得到更多詳細資料,又指這些樣本需由人類來收集:「比起探測車或機械人,人類收集科學資訊的效率高得多。」

另有一些是阿波羅任務遺下的謎團。太陽系內圍早期極之混亂,很多硬物圍繞誕生不久的太陽互相碰撞,經歷名為星體吸積(planetary accretion)的過程,逐漸產生愈來愈大的天體並趨向穩定。奇怪在於,阿波羅任務在月球雨海(Mare Ibmrium)、澄海(Mare Serenitatis)和酒海(Mare Nectaris)三大撞擊坑帶回的逾2,000塊月球岩石,經分析發現幾乎都是39億年前的碰撞產生,當中幾乎沒有一塊是與月球的歲數45億年相同。由於碰撞事件理應隨星體吸積過程而愈來愈少,所以理應找到更多來自更早期的石塊才對。有科學家在1974年提出這是因為太陽系中心正值「月球災難」(lunar cataclysm)的大量撞擊事件,但近年愈來愈多科學家認為這災難根本從未發生,很有可能是39億年前形成雨海的那次大型撞擊,碎片散落在整個月球正面,包括阿波羅任務取樣區域,以致樣本有系統性偏差。

阿爾比恩學院(Albion College)行星科學家Nicolle Zellner認為,解決月球災難爭議的最好方法,是到樣本不受雨海撞擊事件污染的撞擊坑考察,例如南極或背面。若大部份新樣本都有超過39億年歷史,會令月球災難理論受到嚴重質疑,也更有助理解太陽系早期情況。

此外,NASA聲稱為了訓練新一代研究月球岩石的科學家,將於來年開放三個自1970年代帶回月球以來就封存至今的樣本。NASA阿波羅石頭策展人Ryan Zeigler雖然支持,但認為其他新樣本更有意義:「阿波羅樣本仍然有很多地方值得研究,但下一個大進展將會是從其他地方而來的新樣本。」

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上文節錄自第176期《香港01》周報(2019年8月19日)《月亮誘惑 太陽系博物館遍布資源》。

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