一項新的研究表明，根據對月球晶體的研究，月球的年齡比先前估計的要大4000萬年。
4億多年前，當太陽系還很年輕，地球還在成長時，一顆體積與火星相當的巨大物體撞擊了地球。從早期地球上斷裂的最大碎片形成了我們的月球。但是，這一事件發生的確切時間一直是個謎。
在《地球化學觀點快報》雜誌上的一項新研究中，研究人員利用阿波羅太空人於1972年帶回的月球晶體，幫助確定月球形成的時間。他們的發現將月球的年齡推遲了4000萬年，至少為46億年。
「這些晶體是巨大撞擊發生後形成的最古老的固體物質。由於我們知道這些晶體的年齡，它們可以作為月球年代學的錨點，」菲利普·赫克(Field Museum的羅伯特·A·普里茲克隕石學和極地研究的館長，芝加哥大學教授，研究的高級作者)說道。
這項發現誕生於赫克與研究的主要作者詹尼卡·格里爾的合作。格里爾說：「我們的合作者，畢東·張和奧黛麗·布維爾，需要我們用納米級的方法來全面了解這些樣品。」
這項研究使用的月球塵埃樣品是阿波羅17號太空人於1972年最後一次載人登月任務中帶回的。這些塵埃中包含了數十億年前形成的微小晶體。這些晶體是月球形成時間的明顯標誌。
當火星大小的物體撞擊地球並形成月球時，撞擊的能量融化了最終變成月球表面的岩石。赫克說：「當表面像那樣熔化時，鋯石晶體無法形成並存活。因此，月球表面上的任何晶體必須是在這個月球岩漿海冷卻之後形成的。」「否則，它們就會被熔化，它們的化學特徵也會被抹除。」
由於這些晶體必須是在岩漿海冷卻之後形成的，確定鋯石晶體的年齡將揭示月球的最小可能年齡。合著者畢東·張的一項先前研究已經提出了這個年齡，但這項最新研究是首次使用被稱為原子探針層析法的分析方法，它「確定」了這個已知最古老的月球晶體的年齡。
「在原子探針層析法中，我們首先用一個聚焦的離子束顯微鏡將月球樣品削尖，幾乎像一個非常高級的鉛筆削尖器，」格里爾說。「然後，我們使用紫外激光蒸發掉這個尖端表面的原子。這些原子穿過一個質譜儀，它們移動的快慢告訴我們它們有多重，從而告訴我們它們是由什麼組成的。」
這種逐個原子的分析是在北西大學的儀器上進行的，它顯示了鋯石晶體內多少原子經歷了放射性衰變。
當一個原子的原子核具有不穩定的質子和中子構型時，它會發生衰變，脫落一些這些質子和中子，並轉變為不同的元素。例如，鈾會衰變成鉛。科學家已經確定了這一過程需要多長時間，通過觀察在樣品中存在的不同鈾和鉛原子(稱為同位素)的比例，他們可以判斷它有多老。
赫克說：「放射性測年法有點像沙漏。在沙漏中，沙子從一個玻璃泡到另一個玻璃泡，隨着時間的推移，沙子在下面的泡中積累。放射性測年法的工作原理類似，通過計數母體原子和它們轉化為的女兒原子的數量。可以計算出時間，因為轉換速率是已知的。」
研究人員發現的鉛同位素的比例表明樣品大約有46億年的歷史。因此，月球至少有這麼老。
格里爾說：「能夠證明你手裏的岩石是我們目前發現的最古老的月球的一部分是令人驚奇的。它是對地球眾多問題的一個錨點。當你知道某樣東西有多老，你就能更好地理解它在歷史上發生了什麼。」
赫克說，知道月球形成的時間很重要，因為「月球是我們行星系統中的一個重要夥伴，它穩定了地球的自轉軸，是一天有24小時的原因，是我們有潮汐的原因。沒有月球，地球上的生活會有所不同。它是我們想要更好地了解的我們自然系統的一部分，我們的研究為整個畫面提供了一個小的拼圖。」
