Фрагменты горных пород раскрывают момент, когда Луна стала твердой

Фото из открытых источников

Несмотря на все, что известно о нашем ближайшем естественном спутнике - Луне, ученые все еще выясняют детали ее истории. Новые измерения пород, собранных во время миссий Аполлона, теперь показывают, что он затвердел около 4,43 миллиарда лет назад. Оказывается, это примерно то время, когда Земля стала пригодным для жизни миром.

Измерения были проведены Николасом Дофасом, ученым из Чикагского университета, и группой исследователей. Они рассмотрели различные пропорции элементов внутри лунных пород. Они открывают окно в ранние эпохи Луны. Она начиналась как полностью расплавленный сгусток после столкновения двух ранних тел Солнечной системы.

По мере охлаждения и кристаллизации расплавленная прото-Луна разделилась на слои. В конце концов, около 99 процентов лунного магматического океана затвердело. Остальное представляло собой уникальную остаточную жидкость под названием KREEP. Эта аббревиатура обозначает элементы калий (K), редкоземельные элементы (REE) и фосфор (P).

Дофас и его команда проанализировали этот KREEP и обнаружили, что он образовался примерно через 140 миллионов лет после рождения Солнечной системы. Он находится в породах Аполлона, и ученые надеются найти его в образцах из бассейна Южный полюс-Эйткен.

Это регион, который в конечном итоге будут исследовать астронавты Artemis. Если анализ подтвердит это там, то это будет означать равномерное распределение этого слоя KREEP по всей лунной поверхности.

Ключ к разгадке окончательного «периода остывания» Луны кроется в слаборадиоактивном редкоземельном элементе под названием «лютеций».

Со временем он распадается, превращаясь в гафний. В ранней Солнечной системе все породы содержали примерно одинаковое количество лютеция. Процесс его распада помогает определить возраст пород, в которых он присутствует.

Однако затвердевание Луны и последующее образование резервуаров KREEP не привели к образованию большого количества лютеция по сравнению с другими породами, образовавшимися в то же время.

Итак, ученые хотели измерить пропорции лютеция и гафния в лунных породах и сравнить их с другими телами, созданными примерно в то же время, например, метеоритами. Это позволило бы им рассчитать более точное время формирования KREEP на Луне.

Они протестировали крошечные образцы лунных пород и изучили соотношение гафния во вкрапленных лунных цирконах. Благодаря этому анализу они обнаружили, что возраст пород соответствует формированию в богатом KREEP резервуаре.

Эти возрасты согласуются с образованием резервуаров KREEP примерно через 140 миллионов лет после рождения Солнечной системы, или около 4,43 миллиарда лет назад.

«Нам потребовались годы, чтобы разработать эти методы, но мы получили очень точный ответ на вопрос, который долгое время был спорным», — сказал Дофас.

Интересно, что результаты работы группы показали, что кристаллизация лунного магматического океана произошла в то время, когда оставшиеся планетарные эмбрионы и планетезимали бомбардировали Луну.

Эти объекты были «семенами» рождения планет и Луны, которые начались после того, как Солнце слилось, начиная примерно 4,6 миллиарда лет назад. То, что осталось от формирования планет, продолжало бить уже сформированные планеты.

Формирование самой Луны началось примерно через 60 миллионов лет после рождения самой Солнечной системы. Наиболее вероятным событием было столкновение планеты размером с Марс под названием Тейя с молодой Землей.

В результате в космос попал расплавленный мусор, который начал объединяться, образуя Луну.

«Мы должны представить себе большой шар магмы, плавающий в космосе вокруг Земли», — сказал Дофас. Вскоре после этого шар начал остывать. Этот процесс в конечном итоге привел к образованию лунных слоев KREEP.

Изучение распада лютеция до гафния в образцах пород KREEP является большим шагом вперед в понимании древнейшей эпохи лунной истории.

Дополнительные образцы горных пород, привезенные из бассейна Южный полюс-Эйткен, помогут заполнить оставшиеся пробелы и помогут исследователям прояснить хронологию как остывания лунных пород, так и последующего образования таких горных пород, как морские базальты.

Эти слои пород были созданы, когда ударные тела врезались в лунную поверхность, создавая потоки лавы, которые заполнили ударные бассейны. Море образовалось в результате ударов позже в ранней истории Луны, примерно через 240 миллионов лет после рождения формирования Солнечной системы.

Эти удары вызвали потоки лавы, которые покрыли менее 20 процентов поверхности Луны и поглотили самые старые поверхности.

Установление даты лунного охлаждения не только рассказывает нам об истории Луны, но и помогает ученым понять эволюцию Земли. Это потому, что удар, который сформировал Луну, вероятно, был также последним крупным ударом на Земле.

Это вполне может означать время, когда Земля, возможно, начала свою трансформацию в стабильный мир. Это важный шаг на пути к превращению в место, гостеприимное для жизни.

«Эта находка прекрасно согласуется с другими доказательствами — это отличное место, где мы готовимся к получению новых знаний о Луне от миссий «Чанъэ» и «Артемида», — сказал Дофас. — У нас есть еще ряд вопросов, на которые нужно ответить».