Образцы лунных пород заставляют ученых пересмотреть историю Луны

Образцы лунных пород, возвращенные миссией Chang'e-6 с обратной стороны Луны, открывают новые горизонты в понимании ее истории. Эти образцы не только предоставляют геологическую информацию о том, как и когда вода и летучие вещества попали в систему Земля-Луна, но и раскрывают взаимодействие Луны с солнечным ветром на протяжении миллиардов лет. Более того, они содержат данные о истории ударов на обратной стороне Луны.

Сравнивая эти образцы с анализами лунных материалов, собранных в ходе миссий Apollo и других, исследователи впервые могут изучить эволюцию двух полушарий Луны. Недавнее исследование предоставляет новые данные о истории бомбардировок Луны, бросая вызов многолетним представлениям о времени и интенсивности этих ударов. Результаты также проливают свет на условия, которые повлияли на эволюцию Земли и Луны в ранней Солнечной системе.

Исследование проводилось Государственной ключевой лабораторией глубоких процессов и ресурсов и Центром передовой планетарной науки (CAPS) при Гуанчжоуском институте геохимии. В работе также участвовали исследователи из Китайской академии наук, Совместного центра Земли и планетарных наук NWU-HKU, Пекинского института урановой геологии и Центра Джона де Лаэтера и Школы Земли и планетарных наук (JDLC) при Университете Кертина.

В отличие от Земли, где вулканическая активность, движение тектонических плит, выветривание и эрозия активно стирают следы древних ударов, поверхность Луны сохраняет идеальный архив истории Солнечной системы. Изучение лунных пород и реголита позволяет ученым исследовать события, произошедшие вскоре после формирования планет, около 4,5 миллиарда лет назад. Как отметил соавтор исследования доктор Фред Жордан из JDLC при Университете Кертина:

Луна — это как капсула времени, она сохранила запись событий, которые были стерты с Земли эрозией, тектоникой плит и другими геологическими процессами. Образцы, собранные с обратной стороны Луны, особенно важны, потому что они позволяют нам впервые сравнить две очень разные части Луны. До сих пор почти все, что мы знали, было получено с той стороны, которая обращена к Земле.

На протяжении десятилетий ученые выдвигали гипотезы о том, что Земля и Луна пережили внезапный период интенсивного бомбардирования астероидами и кометами, известный как период позднего тяжелого бомбардирования (около 4,1 и 3,8 миллиарда лет назад). Считается, что эта активность была вызвана миграцией планет в ранней Солнечной системе, что привело к увеличению числа столкновений.

Учёные также предполагали, что этот период бомбардирования был кратким (по геологическим меркам), продолжавшись от 20 до 200 миллионов лет, прежде чем резко прекратиться. Однако, основываясь на своих находках, опубликованных в журнале Science Advances, исследовательская группа обнаружила, что снижение интенсивности позднего тяжелого бомбардирования происходило более постепенно, чем считалось ранее.

Анализируя эти древние породы, мы можем лучше понять, когда произошли важные удары астероидов и как развивалась ранняя Солнечная система, — сказал доктор Жордан. — Обратная сторона Луны сохраняет более чистую запись этих ранних ударов, потому что она была значительно менее затронута более поздними геологическими событиями, чем сторона, обращенная к Земле. Эти образцы помогают нам переписать часть истории Луны и предполагают, что ранняя Солнечная система испытывала длительное снижение числа ударов астероидов, а не одно катастрофическое бомбардирование.

Для своего исследования команда проанализировала фрагменты лунных пород, собранные из Южного полюса — бассейна Эйткина, используя геохронологический метод, известный как одно-кристаллическое ⁴⁰Ar/³⁹Ar датирование. Этот процесс использует нейтронное облучение и масс-спектрометрию благородных газов для изоляции отдельных событий ударов на основе расплавленных отложений, оставшихся в кратерах. На основе своего анализа команда обнаружила доказательства ударов, происходивших примерно от 4,33 до 1,13 миллиарда лет назад, что позволило им реконструировать более трех миллиардов лет истории ударов на Луне.

Эти выводы не только освещают значительную часть эволюционной истории Луны, но и Земли. Они также подтверждают результаты, полученные ранее в этом году исследователями, возглавляемыми Ключевой лабораторией планетарной науки и передовых технологий Института геологии и геофизики. На основе радиометрического анализа команда представила обновленные оценки времени, когда многие удары, первоначально датированные периодом позднего тяжелого бомбардирования, на самом деле произошли. Как резюмировал доктор Жордан:

Луна и Земля имеют общую историю, но доказательства ранних ударов в значительной степени исчезли с нашей планеты. Поскольку Земля и Луна образовались вместе, каждый крупный удар, зафиксированный на Луне, рассказывает нам что-то о условиях, с которыми столкнулась молодая Земля. Изучение лунных пород позволяет нам заглянуть в прошлое на миллиарды лет и лучше понять события, которые сформировали условия обеих миров, а также помогает понять роль ударов астероидов в эволюции планет и условия, которые могли повлиять на появление жизни на Земле.