月球一直是人类感兴趣的一个话题。但直到伽利略时代，研究人员才开始认真研究它。在近五百年的时间里，研究人员对月球是如何形成的提出了各种各样、极具争议的观点。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现在则对月球的起源故事有了新的认识。

该研究小组的研究结果最近发表在《Science Advances》上，其证明了月球从地球地幔中获得了本土惰性气体--氦和氖。这一发现加强了对已被广泛接受的“巨大撞击”理论的严格约束，该理论认为地球和另一个天体激烈碰撞后形成了月球。

从月球到南极洲的陨石

Patrizia Will检查了NASA为她在苏黎世联邦理工学院的博士工作提供的南极收集的六个月球陨石样本。这些陨石是由玄武岩构成，玄武岩则是在岩浆从月球内部涌出并迅速冷却时产生的。在它们形成后，额外的玄武岩层开始覆盖它们并使岩石免受宇宙射线，特别是太阳风的影响。冷却过程导致了在岩浆中发现的其他矿物中产生了月球玻璃颗粒。

Will和研究小组发现，这些玻璃颗粒仍有来自月球内部的氦和氖的化学指纹(同位素特征)。他们的结果提供了令人信服的证据以证明月球继承了地球本土的气体。“第一次在月球的玄武岩材料中发现太阳气体，而这些气体跟月球表面的任何暴露无关，这是一个令人兴奋的结果，”Will说道。

由于没有大气层的保护，小行星不断地砸向月球表面。很可能需要一次高能量的撞击才能将陨石从熔岩流的中间层弹出，这类似于被称为月球海的广阔平原。最终，这些岩石碎片以陨石的形式进入地球。许多这些陨石样本是在北非的沙漠中捡到的，或在本例中，在南极洲的 “寒冷沙漠”中捡到，在那里它们更容易被发现。

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--在感恩而死的同名歌曲中唱到过。该仪器的名字来自于以前的研究人员，他们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日常生活中的振动干扰。

通过使用Tom Dooley仪器，研究小组能够测量来自陨石的亚毫米级玻璃颗粒并排除了太阳风作为检测到的气体来源。他们检测到的氦气和氖气的丰度比预期的高得多。

Tom Dooley非常敏感，事实上，它是地球上唯一能探测到如此最低浓度的氦和氖的仪器。它被用来探测默奇森陨石中70亿年前的颗粒中的这些惰性气体--这是迄今为止已知最古老的固体物质。

知道在NASA庞大的约7万块经批准的陨石收藏中寻找什么代表着向前迈出了一大步。苏黎世联邦理工学院教授Henner Busemann是地外惰性气体地球化学领域的世界领先科学家之一，他说道：“我坚信，将有一场研究陨石材料中重惰性气体和同位素的竞赛。”他预计，很快研究人员将寻找诸如氙气和氪气等更难识别的惰性气体。他们还将在月球陨石中寻找其他挥发性元素如氢或卤素。

Busemann评论道：“虽然这些气体不是生命所必需的，但了解这些惰性气体中的一些是如何在月球的残酷和暴力的形成过程中幸存下来的将是非常有趣的。这样的知识可能有助于地球化学和地球物理学的科学家创建新的模型，更普遍地显示这种最易挥发的元素如何在我们的太阳系和其他地方的行星形成中幸下来。”