人类一直对月球保持着持久的迷恋。 然而，直到伽利略时代，科学家们才真正开始研究它。 在近五个世纪的过程中，研究人员提出了许多关于月球是怎样形成的备受争议的理论。 现在，苏黎世联邦理工学院的地球化学家、宇宙化学家和岩石学家为月球的起源故事提供了新的视角。
在刚刚发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，研究小组报告的研究结果表明，月球从地幔中继承了本土惰性气体氦和氖。 这一发现增加了对目前流行的巨大撞击理论的强烈限制，该理论假设月球是由地球与另一个天体之间的大规模碰撞形成的。
从月球到南极洲的陨石
在苏黎世联邦理工学院进行博士研究期间，Patrizia Will 分析了从 NASA 获得的南极收集的六个月球陨石样本。 陨石由玄武岩组成，当岩浆从月球内部涌出并迅速冷却时形成。 它们形成后仍然被额外的玄武岩层覆盖，保护岩石免受宇宙射线，特别是太阳风的影响。 冷却过程导致在岩浆中发现的其他矿物中形成月球玻璃颗粒。 威尔和团队发现玻璃颗粒保留了太阳气体的化学指纹（同位素特征）：来自月球内部的氦和氖。 他们的发现强烈支持月球继承了地球固有的惰性气体。 “首次在来自月球的玄武岩材料中发现与月球表面的任何暴露无关的太阳气体是一个如此令人兴奋的结果，”威尔说。
如果没有大气层的保护，小行星会不断地撞击月球表面。 可能需要高能撞击才能将陨石从熔岩流的中间层喷射出来，类似于被称为月球母马的广阔平原。 最终，岩石碎片以陨石的形式到达地球。 这些陨石样本中有许多是在北非的沙漠中采集的，或者在这种情况下是在南极洲的“寒冷沙漠”中采集的，在那里它们更容易在景观中被发现。
NASA 样品的薄切片，LAP 02436，月球母马玄武岩，含有本地稀有气体。 图像类型：光学显微镜，平面偏振光。 学分：苏黎世联邦理工学院/Patrizia Will
Grateful Dead 歌词启发了实验室仪器
在苏黎世联邦理工学院的惰性气体实验室里，有一台最先进的惰性气体质谱仪，名为“Tom Dooley”——在同名的 Grateful Dead 曲调中演唱。 该仪器得名于早期的研究人员，曾一度将高度敏感的设备悬挂在实验室的天花板上，以避免受到日常生活振动的干扰。 使用汤姆杜利仪器，研究小组能够测量陨石中的亚毫米玻璃颗粒，并排除太阳风是检测到的气体的来源。 他们检测到的氦和氖的丰度比预期的要高得多。
Tom Dooley 非常灵敏，事实上，它是世界上唯一能够检测到如此低浓度的氦和氖的仪器。 它被用来检测 70 亿年前的默奇森陨石（迄今为止已知最古老的固体物质）颗粒中的这些惰性气体。
寻找生命的起源
知道在哪里可以看到美国宇航局大约 70,000 颗已获批准的陨石的大量收藏，代表了向前迈出的重要一步。 “我坚信，研究陨石材料中的重惰性气体和同位素将会展开一场竞赛，”苏黎世联邦理工学院教授 Henner Busemann 说，他是地外惰性气体地球化学领域的专家。 他预计研究人员将寻找更难识别的稀有气体，例如氙气和氪气。 他们还将在月球陨石中寻找其他挥发性元素，例如氢或卤素。
Busemann 说：“虽然这些气体不是生命所必需的，但了解这些稀有气体中的一些怎样在月球的残酷和猛烈形成中幸存下来会很有趣。这些知识可能有助于地球化学和地球物理学科学家创建新模型，以显示更一般地说，这些最易挥发的元素怎样在我们的太阳系及其他地方的行星形成中幸存下来。”
