|
Луна намного старше, чем считалось ранее
|
|
|
|
После своего образования Луна, возможно, была ареной такой огромной вулканической активности, что вся ее кора несколько раз расплавлялась и была полностью разрушена. В то время Луна находилась на орбите значительно ближе к Земле, чем сегодня. В результате приливных сил ее недра нагрелись и, таким образом, вызвали бурный вулканизм. Только спутник Юпитера Ио, на сегодняшний день самое вулканически активное тело в Солнечной системе, предлагает сравнимые условия.
|
|
|
|
Эти новые соображения, опубликованные сегодня в журнале Nature международной группой исследователей из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, Института исследований солнечной системы имени Макса Планка (MPS) и Коллеж де Франс, разрешают прежние противоречия и непоследовательность в отношении возраста Луны. По мнению исследователей, Луна сформировалась между 4,43 и 4,51 миллиардами лет назад. Однако ее земная кора, по-видимому, на 80-160 миллионов лет моложе.
|
|
|
|
Луна, по-видимому, неохотно раскрывает свой возраст. Попытки раскрыть ее секрет привели к оценкам, которые отличаются друг от друга на несколько сотен миллионов лет: в то время как некоторые исследователи предполагают, что наш космический спутник образовался 4,35 миллиарда лет назад, другие датируют его рождение 4,51 миллиарда лет назад.
|
|
|
|
|
|
|
Одно из самых поразительных несоответствий имеет каменистую природу: почти все образцы лунных пород указывают на более молодой возраст. Но несколько редких кристаллов силиката циркония, известных как цирконы, значительно старше. Как это возможно? В текущем исследовании ученым удалось разрешить это противоречие. Согласно их расчетам, кора Луны после ее образования в основном снова расплавилась; лишь немногие цирконы смогли выдержать эти экстремальные условия без изменений.
|
|
|
|
Столкновение и его последствия
|
|
|
|
История Луны начинается с мощного столкновения. На заре существования Солнечной системы кусок Земли размером с Марс врезался во все еще молодую Землю. В результате столкновения выделилось столько тепла, что наша планета полностью расплавилась и выбросила огромное количество материала в космос. Постепенно этот материал слипся воедино, образовав Луну, первоначально покрытую огромным океаном горячей жидкой породы. В последующие миллионы лет вновь образовавшееся тело охлаждалось и удалялось все дальше и дальше от Земли, пока не достигло своей нынешней орбиты на расстоянии около 384 400 километров.
|
|
|
|
"Нас особенно интересует фаза, когда расстояние между Землей и Луной составляло примерно треть от сегодняшнего расстояния", - объясняет Фрэнсис Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, первый автор нового исследования.
|
|
|
|
В это время произошли различные изменения в положении и форме орбиты Луны. Среди прочего, она стала более эллиптической, так что скорость Луны и ее расстояние от Земли заметно менялись в пределах каждой орбиты. Силы, действующие таким образом, "взбалтывали" недра Луны до такой степени, что она нагревалась.
|
|
|
|
Аналогичная ситуация наблюдается и сегодня на спутнике Юпитера Ио, который также движется вокруг газового гиганта по слегка эллиптической орбите. Огромные приливные силы Юпитера делают этот маленький спутник самым вулканически активным телом в Солнечной системе. Ранняя луна Земли, вероятно, соответствовала даже Ио.
|
|
|
|
Как показывают расчеты исследователей, теплового потока из недр Луны было достаточно, чтобы расплавить и взболтать всю мантию. Хотя во время этой фазы океан магмы никогда не покрывал всю Луну целиком, в течение нескольких миллионов лет тепло из недр постепенно достигало каждой части поверхности, превращая большую часть земной коры в жидкое состояние — возможно, даже несколько раз. В некоторых местах раскаленная лава вырвалась на поверхность, в других - магма проникла под поверхность, нагревая окружающие породы.
|
|
|
|
Переводим геологические часы на новый уровень
|
|
|
|
Эта вулканическая история имеет решающее значение для определения возраста земной коры. С момента своего образования лунные породы (как и земные) содержат радиоактивные изотопы. Изотопы - это разновидности определенных атомов, которые отличаются только количеством нейтронов в атомном ядре.
|
|
|
|
Поскольку время распада изотопов известно, можно определить возраст породы по их текущей концентрации. Решающий фактор: пока порода горячая, она может обмениваться изотопами с окружающей средой. Когда она остывает, ее состав сохраняется. Захваченные радиоактивные изотопы начинают распадаться — и геологические часы начинают тикать.
|
|
|
|
"Сильный вулканизм, вероятно, сбил геологические часы Луны", - объясняет Торстен Кляйн, директор MPS и соавтор исследования. "Таким образом, образцы лунных пород не показывают их первоначального возраста, а только то, когда они в последний раз сильно нагревались", - добавляет он.
|
|
|
|
Лишь несколько термостойких цирконов свидетельствуют о более отдаленном прошлом, показывают исследователи в своих расчетах. В некоторых местах, где лава не достигла поверхности, зерна циркона оставались холодными, так что это не повлияло на их внутренние часы.
|
|
|
|
"Образцы лунных пород рассказывают нам обо всей бурной истории Луны. Они рассказывают нам о ее формировании и последующем бурном вулканизме. До сих пор мы просто неправильно интерпретировали эти данные", - говорит Кляйн. Согласно результатам исследования, возраст самой Луны составляет от 4,43 до 4,51 миллиарда лет. Бурный вулканизм сформировал ее земную кору около 4,35 миллиарда лет назад.
|
|
Решение загадки найдено
|
|
|
|
Новые находки также разрешают многие другие противоречия, которые ранее ставили ученых в тупик. Например, сравнительно небольшое количество кратеров на Луне свидетельствует о ее преклонном возрасте. За столь долгое время наш космический сосед должен был стать свидетелем большего количества столкновений. Вулканизм теперь предлагает объяснение. "Лава из недр Луны могла заполнить впадины в начале столкновения и, таким образом, сделать их неузнаваемыми", - говорит соавтор исследования Алессандро Морбиделли из Коллеж де Франс.
|
|
|
|
Состав лунной мантии стал еще одной загадкой для исследователей. Это слой горных пород, который находится непосредственно под лунной корой. Список ингредиентов, из которых состоит лунная мантия, отличается от земных в ключевых аспектах. Однако, если бы внутренности Луны расплавились во второй раз, некоторые вещества могли бы просочиться из мантии в железное ядро под ней.
|
|
|
|
"Новые результаты означают, что все кусочки головоломки, которые ранее не подходили друг к другу, теперь образуют целостную картину формирования Луны", - говорит Кляйн.
|
|
|
|
Источник
|
