|
Луна старше, чем думали ученые
|
|
|
|
Физик, химик и математик заходят в бар. Это звучит как начало плохой шутки, но в моем случае это было началом идеи, которая могла бы изменить представления ученых об истории Луны. Мы все трое интересовались Луной, но с разных точек зрения: как геофизик, я размышлял о ее недрах; Торстен Кляйне изучал ее химический состав; а Алессандро Морбиделли хотел узнать, что образование Луны может рассказать нам о том, как формировались планеты 4,5 миллиарда лет назад. Когда мы собрались вместе, чтобы обсудить, сколько на самом деле лет Луне, оказалось, что крайне важно учитывать все эти многочисленные аспекты.
|
|
|
|
Как образовалась Луна?
|
|
|
|
На конференции на Гавайях в конце 1980-х годов группа ученых решила проблему формирования Луны. Их исследования показали, что объект размером с Марс врезался в Землю на ранней стадии, выбросив расплавленный материал в космос. Этот светящийся материал сформировался в тело, которое теперь называется Луной.
|
|
|
|
Эта история многое объясняет. Во-первых, на Луне очень мало легко испаряющегося материала, такого как вода, потому что жизнь на ней началась в расплавленном состоянии. У нее лишь крошечное железное ядро, потому что оно в основном образовалось из внешней части Земли, в которой очень мало железа. И у него плавучая кора белого цвета, состоящая из минералов, которые всплыли на поверхность, когда расплавленная Луна затвердела.
|
|
|
|
|
|
|
Светящаяся, недавно сформировавшаяся луна изначально находилась очень близко к Земле, примерно на том расстоянии, на котором вращаются телевизионные спутники. Ранняя Луна вызвала бы гигантские приливы на ранней Земле, которая сама была в основном расплавленной и быстро вращалась.
|
|
|
|
Эти приливы забирали энергию из вращения Земли и передавали часть ее на орбиту Луны, медленно отталкивая Луну от Земли и замедляя при этом вращение Земли. Это движение продолжается и сегодня — Луна по-прежнему удаляется от Земли примерно на два дюйма в год.
|
|
|
|
Когда Луна удалялась, она проходила через определенные точки, где ее орбита временно нарушалась. Эти орбитальные нарушения были важным компонентом ее истории и являются ключевой частью нашей гипотезы.
|
|
Когда образовалась Луна?
|
|
|
|
Когда на самом деле сформировалась Луна и удалилась от Земли - это сложный вопрос.
|
|
|
|
Благодаря астронавтам "Аполлона" у ученых есть коллекция лунных пород, возраст которых они могут измерить. Возраст всех древнейших пород составляет около 4,35 миллиарда лет, то есть примерно через 200 миллионов лет после образования Солнечной системы.
|
|
|
|
Многие геохимики, такие как мой коллега Торстен Кляйне, предположили (и не без оснований), что возраст этих пород совпадает с возрастом Луны.
|
|
|
|
Но таким людям, как Алессандро Морбиделли, который изучает формирование планет, этот ответ не очень понравился. Согласно их моделям, планеты поглотили большую часть вещества, плававшего вокруг ранней Солнечной системы, задолго до того, как прошло 200 миллионов лет. Гигантское лунообразующее столкновение, произошедшее так поздно, как предполагали образцы горных пород, казалось маловероятным.
|
|
Что мы предположили?
|
|
|
|
Вот тут-то и пригодились Кляйн, Морбиделли и я. Мы развили предположение, высказанное в исследовании 2016 года, которое показало, что Луна может время от времени испытывать экстремальные явления нагрева во время своего медленного удаления от Земли.
|
|
|
|
Этот нагрев происходит так же, как и на сверхактивном вулканическом спутнике Юпитера Ио. Форма меньшего тела сжимается и растягивается приливами, исходящими от большого тела. И точно так же, как резиновый мяч нагревается, если его хорошенько сжать, то же самое происходит с камнями на Ио и Луне.
|
|
|
|
Все горные породы содержат маленькие внутренние часы — радиоактивные элементы, которые распадаются и позволяют исследователям определить возраст породы. Но вот ключевой момент: если бы Луна достаточно нагрелась, ее часы потеряли бы память и начали бы записывать время только после того, как Луна снова остыла.
|
|
|
|
Итак, на этом снимке скопление горных пород возрастом около 4,35 миллиарда лет не говорит нам о том, когда образовалась Луна, а только о том, когда она подверглась приливному нагреву. Это означает, что формирование Луны должно было произойти раньше.
|
|
|
|
Ранняя дата образования удовлетворяет физиков, изучающих формирование планеты, но они объясняют, что более поздняя датировка, полученная по камням, связана с приливным нагревом.
|
|
Что дальше?
|
|
|
|
Как это часто бывает в науке, две группы одновременно пришли к схожей идее. Наша группа сосредоточилась на приливном нагреве, который произошел, когда Луна была довольно далеко от Земли, в то время как исследования Стива Деша из Университета штата Аризона указывают на событие, которое произошло, когда Луна была ближе. Выяснение того, какая из этих двух гипотез верна, займет некоторое время — и, возможно, ни одна из них не верна.
|
|
|
|
Для проверки этих гипотез потребуется больше образцов с Луны. К счастью, в июне 2024 года китайская миссия "Чанъэ-6" только что доставила образцы с обратной стороны Луны. Если в этих образцах также окажется много пород, возраст которых составляет около 4,35 миллиарда лет, это будет соответствовать нашей версии. Если возраст намного больше, нам придется придумать новую версию.
|
|
|
|
Очень часто в науках о Земле и планетах геохимики и геофизики приходят к разным и противоречивым гипотезам. Это происходит отчасти потому, что в этих областях используются разные виды измерений, но также и потому, что они говорят на совершенно разных научных языках. Преодолеть этот языковой барьер непросто.
|
|
|
|
Наше исследование является примером того, как иногда преодоление этого лингвистического и научного разрыва может принести пользу исследователям с обеих сторон.
|
|
|
|
Источник
|
