2022年初,有报道称,中国嫦娥四号上的玉兔二号月球车在月球背面发现了许多厘米大小的“半透明玻璃球”。这一成果以“月球上的半透明玻璃灯泡”为题发表在2022年第4期《科学通报》上,引起轰动。
玉兔二号发现了许多厘米玻璃球。

从国家航天局公布的照片来看,玉兔二号拍摄的这些珠子确实不一般。最小的直径1.5cm左右,最大的接近4cm。最重要的是它们看起来都很圆,在阳光的照射下像珍珠一样闪闪发光,非常震撼!
玻璃球应该是半透明的。
透明的球体可以在阳光下折射光线,从而在阴影区域形成光斑。但玉兔二号拍摄的照片中没有看到类似的光点,因此科学家推测这些小球体至少应该是“半透明”的。
透明玻璃球会折射阳光产生光点。
嫦娥四号探测器在月球背面靠近南极的一个巨大盆地着陆。分析认为,这个巨大的盆地本身就是数十亿年前天体撞击的结果,盆地中散布着数万个大小不一的撞击坑。三年来,玉兔二号一直小心翼翼地前行,总共才走了1公里。但在这三年里,玉兔二号从地面到地面,处处小心翼翼地探索,通过中继卫星“鹊桥”发回了大量的科学数据,包括这些小珠子的信息。
玉兔二号搭载了多套科学设备。
有朋友说,这是人类第一次在月球上发现玻璃球。其实这并不准确,因为早在半个世纪前,美国阿波罗宇航员就从月球带回了许多月球岩石样本,其中包括大尺寸的“玻璃球”。然而,阿波罗的“玻璃球”并不那么圆,而且充满了杂质和孔洞。
准确地说,玉兔拍摄的小珠子是人类迄今为止发现的最大最圆的玻璃球。
美国阿波罗计划带回的“玻璃”球样品
玻璃球是由什么制成的?它是如何形成并扩散到荒凉的月球表面的?这是科学家最关心的。
在地球上,玻璃很常见。我们的窗户都安装了大块的玻璃,你的手机屏幕很可能是一种特殊的玻璃。人造玻璃多由石英砂、硼砂、石灰石等无机矿物经高温熔融,冷却后产生透明的硅酸盐非晶态晶体如硅酸钠、硅酸钙等。
玻璃可以自然产生吗?答案很少,但可以。在非洲北部荒凉的利比亚沙漠中,曾经发现过一个黄色的“大沙海玻璃”。这种玻璃几乎是纯二氧化硅,需要在1600℃以上生成,火山熔岩达不到这么高的温度。300年前,埃及法老图坦卡蒙的工匠用这种玻璃雕刻了一只晶莹剔透的圣甲虫,作为法老王胸前的配饰。
利比亚玻璃陨石和图坦卡蒙的胸饰

捷克的波希米亚也出产一种天然玻璃陨石。与利比亚沙漠玻璃不同,波希米亚玻璃多为绿色,但也是半透明的。
波希米亚生产大量的冲击玻璃。
地质学上,所有这些玻璃物质都有一个共同的名字——撞击岩,科学家认为这是陨石撞击变质的结果。
在我们居住的星球周围,曾经有数百亿个大大小小的天体。这些岩石天体都以非常高的速度绕着太阳飞行。当被地球引力抓住时,它们会以各种角度撞击地面,撞击产生巨大的瞬时压力和非常高的温度。科学家认为,超过5GPa的压力可能会导致岩石变质。非常大的天体撞击,瞬间压力可达75~90GPa甚至更高,同时可产生超过1400℃的高温。巨大的压力和高温可以熔化斜长石,从而产生玻璃状物质。
大天体撞击地球产生撞击玻璃是有可能的。
在地球表面发现的自然撞击玻璃并不多,主要是因为地球的大气层厚而密。大部分小天体在撞击地面之前都被空气体分子耗尽。强弩之末自然无法产生高压,只有少数大型天体才能制造撞击岩石——而这一切都发生在几千万年前。
月球表面没有大气,小天体遇到月球才会减速,所以即使几厘米的石头砸到月球表面,也有可能做成玻璃珠。
陨石撞击的数字模拟
在阿波罗宇航员带回的月球土壤样本和嫦娥五号返回器收集的样本中发现了大量玻璃珠。这些珠子大部分直径只有几十微米,但它们却遍布月球表面。说明这种事情在月球上很常见,并不是什么稀罕事。
微玻璃珠在月球土壤中很常见。
当天,天体高速撞击月球表面,广泛分布的斜长石矿物在高温高压下瞬间熔化,被强大的撞击力抛入空。月球表面的重力只有地球的六分之一,所以熔融物质可以长时间飞入空,并在飞行过程中冷却。玻璃珠越小,或者飞行时间越长,冷却越充分,就越接近球体的形状。
高温高压的冲击使得斜长石玻璃。
美国阿波罗16号宇航员带回的月球岩石中有一颗编号为65016的绿色玻璃珠。其实是一个破碎的碗状物体,大小4cm。宇航员在一个直径20米的撞击坑边缘发现了它,并将其带回地球。

与其他玻璃珠不同,65016号几乎是透明的。它含有44.2%的二氧化硅,26.5%的氧化铝,15.3%的氧化钙,以及少量的其他物质,与玻璃珠附近的月球土壤没有太大区别。经过取样实验,科学家认为这种小珠子的温度为1360℃,冷却速度为每分钟2000℃。也许是它落回月球的时候碎了,也可能是后来被其他微流星撞击了很久,65016就变得不完整了,但它仍然有非常高的科学价值。
6016号玻璃球的多角度照片和主要成分
厘米大小的玻璃珠只能由巨大的天体撞击产生。强大的能量一方面融化了足够多的岩石,同时也只有足够多的能量才能把融化物扔进空更长的时间,让它有足够的时间凝固。因此,研究玻璃球不仅可以获得碰撞时间、撞击器的化学成分、碰撞能量等数据。,还要推断出太阳系的碰撞历史、月球的地质变化、月壤的物质变化等历史信息。
也许将来我们能在月球上生产玻璃。
我们不知道玉兔找到的玻璃球以后能不能取样。美国阿波罗65016的月球玻璃珠证明斜长岩撞击形成的玻璃体具有良好的透光性。玉兔二号拍的玻璃球也有同样的特点吗?我们暂时不知道,因为航天局不完全公开信息。如果是这样的话,未来我们可以用最低的成本在月球上生产玻璃窗,这对未来的月球基地无疑是个好消息。


