Ученые определили возраст старейшего и крупнейшего ударного бассейна Луны
Огромный бассейн Южный полюс-Эйткен (SPA) является одной из доминирующих особенностей Луны, хотя он не виден с Земли. Он находится на обратной стороне Луны и виден только космическим кораблям. Это один из крупнейших ударных объектов в Солнечной системе, и о нем есть много нерешенных вопросов. Какой тип ударника его создал? Где оказался выброшенный материал? Возможно ли или стоит ли его исследовать?
Но самый главный вопрос может быть таким: сколько ему лет?
Бассейн SPA имеет диаметр около 2500 км и глубину от 6,2 до 8,2 км. Исследования показывают, что это старейший ударный бассейн Луны, который, вероятно, образовался между 4,2 и 4,3 миллиардами лет назад. Это помещает его в самый интенсивный период бомбардировки во внутренней части Солнечной системы. Но ведутся споры о точности этой даты. Более точное измерение помогло бы ученым понять историю Солнечной системы и периоды бомбардировки, которые помогли ее сформировать.
Исследователи из Манчестерского университета и других институтов занялись проблемой возраста SPA. Их результаты представлены в статье в Nature Astronomy. Ведущий автор – профессор Кэтрин Джой из Манчестерского университета.
«Последствия наших открытий выходят далеко за рамки Луны. Мы знаем, что Земля и Луна, вероятно, испытали схожие воздействия в ранний период своей истории, но записи о породах с Земли были утеряны», - говорит соавтор исследования Ромен Тартез из Манчестерского университета.
Что бы ни ударило по Луне, удар был катастрофическим. По некоторым оценкам, ударник был диаметром 200 км, что намного больше, чем 10-километровый ударник Чиксулуб, положивший конец динозаврам. Этот огромный, энергичный удар представляет собой ключевое событие в истории внутренней Солнечной системы.
«Определение времени этого катастрофического события является ключом к пониманию начала эпохи формирования лунного бассейна, что имеет значение для понимания истории ударной бомбардировки внутренней части Солнечной системы», — пишут исследователи. «Несмотря на это, возраст формирования бассейна SPA остается плохо определенным».
Внутренние тела Солнечной системы подвергались ударам комет и астероидов. На Земле свидетельства этих столкновений в основном стерты миллиардами лет тектоники плит и выветривания. Существуют лишь слабые свидетельства большинства столкновений. Кратер Вредеворта в Южной Африке был создан огромным ударным объектом около двух миллиардов лет назад. Он настолько размыт, что ученые не уверены, насколько большой была первоначальная ударная структура.
Поскольку характеристики ударов Земли неполны, ученые изучают лунную поверхность, чтобы понять историю бомбардировки как Земли, так и Луны. К счастью, некоторые доказательства с лунной поверхности добрались до Земли в виде образцов, собранных спускаемыми аппаратами. Некоторые случайные доказательства также поступают в виде метеоритов.
«Последствия наших открытий выходят далеко за рамки Луны. Мы знаем, что Земля и Луна, вероятно, испытали схожие воздействия в своей ранней истории, но записи о породах с Земли были утеряны. Мы можем использовать то, что мы узнали о Луне, чтобы получить подсказки об условиях на Земле в тот же период времени», - сказал соавтор исследования Ромен Тартез из Манчестерского университета.
Когда крупный ударник, быстро движущийся, сталкивается с каменистой планетой или луной, он высвобождает много энергии. Удар может разнести обломки по поверхности и даже выбросить некоторые из них в космос. Ученые изучили множество метеоритов, которые появились в результате ударов о Луну и Марс, и они многому научились, изучая их. На самом деле, их так много, что они смогли классифицировать многие метеориты в соответствии с их астероидными родительскими телами.
По крайней мере один обломок от удара достиг Земли: лунный метеорит под названием Северо-Западная Африка 2995.
На протяжении многих лет разные исследователи изучали NWA 2995. Сравнивая его с образцами Apollo, они обнаружили, что у него такие же соотношения изотопов кислорода, что указывает на общее лунное происхождение. Минералы и текстура метеорита также очень похожи на корковые породы из лунных высокогорий.
Исследователи пишут, что метеорит «хорошо согласуется с литологией, обнаруженной в южной части бассейна SPA».
NWA 2995 был найден в Алжире в 2005 году, и он не был на Земле долгое время. Он был здесь всего несколько тысяч лет, и, проанализировав концентрацию определенных космогенных нуклидов, которые являются атомами, произведенными под воздействием космических лучей, ученые определили, что камень путешествовал в космосе всего около 22 миллионов лет. Таким образом, хотя он изначально был создан в результате древнего столкновения, он был запущен в космос гораздо позже последующим столкновением. MWA 2995 относительно не изменился и может дать представление о ранней Солнечной системе.
NWA 2995 — это то, что ученые называют реголитовой брекчией. Реголит — это слой рыхлого скального материала, покрывающий коренную породу. Брекчия — это порода, образованная угловатыми фрагментами горных пород и минералов, которые сцементированы мелкозернистым материалом. По словам авторов, NWA 2995 представляет собой «древний сплавленный лунный грунт, состоящий из множества различных горных пород и минеральных компонентов».
Исследователи исследовали NWA 2995, чтобы ограничить возраст бассейна SPA. Они использовали радиометрическое датирование ряда минеральных и горных компонентов метеорита, чтобы определить возраст NWA 2995.
Исследователи также сравнили NWA 2995 с орбитальными данными от NASA Lunar Prospector, который использовал низкую полярную орбиту для картирования состава поверхности Луны. Они создали карту, показывающую вероятности того, что метеорит возник в разных регионах Луны.
Они обнаружили, что метеорит, скорее всего, прилетел из одного из двух мест, оба из которых находятся внутри SPA. Все близлежащие кратеры Кабанн имеют подходящий размер для выброса камня типа NWA 2995.
Исследователи проанализировали возраст урана и свинца в NWA 2995. В целом результаты указывают на то, что бассейн SPA образовался около 4,32–4,33 млрд лет назад. Это означает, что он образовался примерно за 120 миллионов лет до основного скопления других лунных бассейнов, таких как бассейны Ясности, Нектара и Кризиса.
«На протяжении многих лет ученые по всему миру изучали камни, собранные во время миссий «Аполлон», «Луна» и «Чанъэ-5», а также лунные метеориты и составили картину того, когда произошли эти столкновения», — сказал соавтор исследования Джошуа Снейп из Манчестерского университета.
«В течение нескольких десятилетий существовало общее согласие, что наиболее интенсивный период ударной бомбардировки был сосредоточен между 4,2-3,8 миллиардами лет назад — в первые полмиллиарда лет истории Луны», — сказал Снейп. «Но теперь ограничение возраста бассейна Эйткен на Южном полюсе 120 миллионами лет ранее ослабляет аргумент в пользу этого узкого периода ударной бомбардировки Луны и вместо этого указывает на то, что имел место более постепенный процесс столкновений в течение более длительного периода».
Эти результаты станут еще более убедительными, когда будущие миссии соберут больше образцов из этой области. «Предполагаемый древний возраст бассейна Южный полюс-Айкен в 4,32 миллиарда лет теперь необходимо проверить с помощью миссий по возвращению образцов, собирающих породы из известных мест в пределах самого кратера», — сказал ведущий автор Джой.
«Наш предполагаемый возраст формирования SPA потребует подтверждения с помощью будущего радиометрического датирования образцов, собранных с юга бассейна Аполлона миссией Чанъэ-6 или с помощью будущих предлагаемых миссий, таких как концепция марсохода Endurance-A, цель которого — собрать 100 кг образцов со всего дна бассейна SPA», — пишут авторы в своем заключении.
Обсудим?
Смотрите также:
