Наиболее всеобъемлющую и широко распространенную теорию о том, как образовалась Луна, называют «гипотезой гигантского удара». Эта гипотеза показывает, что примерно через 150 миллионов лет после образования Солнечной системы планета размером с Марс, называемая Тея, столкнулась с Землей. Хотя временная шкала горячо обсуждается в научном сообществе, мы знаем, что это столкновение растопило Тейю и часть Земли, и что расплавленная порода вращалась вокруг Земли, пока не объединилась с Луной.
Но теперь новое исследование, хотя и не противоречит гипотезе о гигантском воздействии, предлагает другую временную шкалу и более старую Луну.
Новое исследование ученых из Института геологии и минералогии Университета Кельна предполагает, что Луна старше, чем гипотеза о гигантском воздействии, которая такова. Их исследования основаны на химическом анализе лунных образцов Аполлона и показывают, что Луна образовалась только через 50 миллионов лет после Солнечной системы, а не через 150 миллионов лет. Это стареет Луна на 100 миллионов лет.
Это важная работа, потому что понимание возраста Луны помогает нам понять возраст Земли. И этот тип исследования может быть сделан только с лунными камнями, потому что они в основном не изменились со времени формирования. Земные породы подвергались геологическим процессам в течение миллиардов лет и не дают того же типа первичной записи образования, что и лунные породы.
«Таким образом, Луна предоставляет уникальную возможность для изучения эволюции планет».
Доктор Питер Спрунг, соавтор, Университет Кельна
Это исследование называется «Раннее образование Луны, выведенное из систематики гафния-вольфрама», и опубликовано в журнале Nature Geoscience.
Доказательства основаны на взаимосвязи между двумя редкими элементами: полугодием (Hf) и вольфрамом (W; раньше он назывался вольфрамом). Он сфокусирован на количестве различных химических элементов, которые находятся в породах разного возраста.
«Сравнивая относительное количество различных элементов в породах, образовавшихся в разное время, можно узнать, как каждый образец связан с внутренним пространством Луны и затвердеванием магматического океана», - сказал доктор Рауль Фонсека из Университета Кельн. Вместе со своим коллегой и соавтором исследования доктором Фелипе Лейцке они проводят лабораторные эксперименты по изучению геологических процессов, происходящих в недрах Луны.
После того, как Тея ударила Землю и создала закрученное облако магмы, эта магма остыла и образовала Луну. После столкновения новорожденная Луна была покрыта магмой. Когда магма остыла, она образовала различные типы камней. Эти породы содержат записи о том, что ученые пытаются восстановить. «Эти камни записали информацию о формировании Луны и до сих пор можно найти сегодня на поверхности Луны», - говорит доктор Максвелл Тименс, бывший исследователь Кельнского университета и ведущий автор исследования.
На поверхности Луны есть черные области, называемые кобылами, что в переводе с латыни означает «моря». Это большие образования базальтовых магматических пород. Ученые, использовавшие исследование, использовали взаимосвязь между ураном, полувековостью и вольфрамом, чтобы понять плавление, которое породило кобылы Луны. Из-за точности их измерений они определили четкие тенденции среди различных наборов пород.
Полугодие и вольфрам обеспечивают ученых естественными часами, содержащимися в самой породе, потому что со временем изотоп гафния-182 распадается на вольфрам-182. Но этот распад не продолжался вечно; это продолжалось только в течение первых 70 миллионов лет жизни Солнечной системы. Команда сравнила образцы Аполлона с их лабораторными экспериментами и обнаружила, что Луна начала затвердевать уже через 50 миллионов лет после образования солнечной системы.
«Эта информация о возрасте означает, что любое гигантское воздействие должно было произойти до того времени, что отвечает на остро обсуждаемый в научном сообществе вопрос о том, когда образовалась Луна», - добавляет профессор доктор Карстен Мюнкер из Института геологии и минералогии UoC, старший автор исследования.
Доктор Питер Спрунг, соавтор исследования, добавляет: «Такие наблюдения больше не возможны на Земле, поскольку наша планета была геологически активной во времени. Таким образом, Луна предоставляет уникальную возможность для изучения эволюции планет ».
Удивительно, что камни, собранные во время Аполлона-11 пятьдесят лет назад, до сих пор дают такие доказательства. Чрезвычайно точные измерения команды основаны на масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой, чего не было во времена Аполлона. Астронавты, которые собрали образцы, не могли этого знать, но эти камни все еще учат нас не только о Луне, но и о возрасте самой Земли.
Больше:
- Пресс-релиз: Исследование показывает, что Луна старше, чем считалось ранее
- Научно-исследовательская работа: формирование ранней Луны, выведенное из систематики гафния и вольфрама
- Википедия: Лунная Маре
- НАСА: Луна в глубине
