Столкновение с Луной 3,5 млрд лет назад проявляет скрытую эру Солнечной системы

Фото из открытых источников

Крошечные кристаллические зерна, застрявшие внутри метеорита, могут стать ключом к разгадке скрытой эпохи в истории насилия в Солнечной системе. Результаты нового исследования опубликованы в журнале Geology.

Эти частицы настолько малы, что их едва можно увидеть без микроскопа, однако, по данным группы исследователей под руководством планетолога Кэролин Кроу из Университета Колорадо в Боулдере, они образовались в результате столкновения астероида с Луной 3,5 миллиарда лет назад.

Точное место столкновения неизвестно, но зерна – богатый цирконием минерал, называемый бадделеитом – могли образоваться только при экстремально высоких температурах, что позволяет предположить, что столкновение было колоссальным.

И есть еще кое-что, о чем может говорить нам этот фантомный удар.

Данные, полученные по меньшей мере с двух других тел Солнечной системы – Земли и астероида Веста – сохраняют следы мощных столкновений примерно того же периода, что позволяет предположить, что 3,5 миллиарда лет назад внутренние слои Солнечной системы все еще играли в «пинбол» с астероидами, спустя долгое время после того, как считалось, что ситуация успокоилась.

«Этот новый возраст столкновений, включенный в подборку событий столкновения Земли, Луны и Весты, предоставляет неопровержимые доказательства длительной бомбардировки внутренней части Солнечной системы после эпохи образования бассейнов», — пишут исследователи.

Много веков назад, когда Солнечная система была молодой, она представляла собой неспокойное место. Она пережила множество эпох бомбардировок, в ходе которых камни размером с астероид летали как попало, обрушиваясь на недавно образовавшиеся планеты и другие небесные тела.

Особенно интенсивным является поздний период интенсивной бомбардировки, который, согласно ряду свидетельств, произошел примерно 4,1–3,8 миллиарда лет назад. Возможно, он был спровоцирован изменениями в архитектуре гигантских планет Солнечной системы, в результате чего астероиды начали стремительно приближаться к планетам.

Значительная часть истории столкновений Земли с земными астероидами была утрачена в результате эрозии, тектонической активности и геологических процессов, но некоторые следы сохранились, что позволяет предположить, что Земля подвергалась более поздним периодам повышенной столкновительной активности.

Однако из-за крайне скудных данных проверить эту идею было сложно.

Одним из возможных мест для поиска дополнительных подсказок может быть Луна, на которой нет тектонической активности и значительной эрозии, но это сопряжено со своими проблемами. А именно, кратеры существуют чрезвычайно долго, перекрывая и стирая друг друга, поэтому разобраться в их истории крайне сложно.

С другой стороны, поскольку поверхность Луны не подверглась значительной эрозии или переработке, как земная кора, следы древних событий могут находиться достаточно близко к поверхности, чтобы быть выдолблены и выброшены на Землю в виде метеоритов во время последующих столкновений.

Одним из таких метеоритов является Northwest Africa (NWA) 12593, фрагмент Луны, найденный в Мали и впоследствии приобретенный исследователями в 2017 году.

На самом деле, метеорит фиксирует три отдельных события столкновения. Самое недавнее из них — столкновение, в результате которого он упал на Землю, произошло неустановленное время назад.

До этого в результате удара часть поверхности Луны превратилась в брекчию — тип породы, состоящий из множества кусков породы, склеенных между собой более мелкими зернами.

Брекчии особенно распространены в местах ударов метеоритов, где огромное давление разрушает породы и сплавляет фрагменты обратно в новые конфигурации, подобно минеральному Франкенштейну.

«Брекчии похожи на то, что вы увидите, если отколоть кусок бетона. Вы увидите множество мелких камней, которые затем сплавляются между собой цементом», — говорит Кроу. «Но метеорит сплавляется воедино в результате удара. В результате удара образуются куски разных пород. Все они перемешиваются, а затем сплавляются вместе, как бетонный тротуар».

Свидетельства столкновения Луны с Землей 3,5 миллиарда лет назад указывают на недостающие сведения об истории Солнечной системы.

Внутри брекчии Кроу и ее коллеги выделили 21 зерно бадделеита — минерала, особенно полезного для идентификации импактных событий, поскольку он сохраняет фазы диоксида циркония — кубическую и тетрагональную, — которые могут образовываться только при чрезвычайно высоких температурах.

В семи из исследованных зерен исследователи обнаружили кубический цирконий, что позволяет предположить, что зерна образовались при температурах, превышающих 2370 градусов Цельсия.

Исследователи утверждают, что это было отдельное событие от того, в результате которого образовалась брекчия, поскольку температура во втором случае, вероятно, была бы значительно ниже.

Затем команда определила возраст зерен, тщательно измерив содержание в них свинца.

В процессе образования бадделеита в него вкрапились мельчайшие количества урана, который со временем распадается на свинец с известной скоростью. Проведя подсчет свинца, ученые могут определить, как долго происходил его распад, и, следовательно, каков возраст образца.

Это показало, что зерна образовались около 3,486 миллиарда лет назад.

Это примерно тот же временной промежуток, что и столкновения, зафиксированные в крошечных расплавленных сгустках обломков, связанных с древними породами в австралийской пустыне Пилбара, что указывает на столкновение 3,48 миллиарда лет назад, и аналогичное образование в Южной Африке, соответствующее столкновению 3,47 миллиарда лет назад.

Кроме того, в коллекции метеоритов, происходящих с астероида Веста, были обнаружены породы, свидетельствующие о серии отчетливых, четко выраженных столкновений, произошедших в период от 3,85 до 3,47 миллиарда лет назад.

В совокупности эти данные позволяют предположить, что бомбардировка могла продолжаться сотни миллионов лет после общепринятого периода поздней интенсивной бомбардировки.

Примерно в тот же период на Земле начала зарождаться клеточная жизнь. Ученые до сих пор пытаются понять, какую именно роль, если таковая имелась, сыграли крупные столкновения в формировании этих условий.

В ряде недавних работ предполагается, что ударные события могут создавать гидротермальные системы — например, горячие источники — которые являются идеальными убежищами для микробов, представляющих собой самые ранние формы жизни на Земле. Этот новый результат предлагает новый инструмент для понимания этого переломного периода времени.

«Вопрос, который мы часто задаём себе, даже если заглянуть ещё дальше в прошлое, — это каков был уровень воздействия на окружающую среду в период зарождения жизни?» — говорит Кроу. «Это важно для понимания того, как жизнь развивается, как она зарождается. Ритм этих катастрофических событий является важной частью уравнения».