Стеклянные бусины в лунном грунте показывают древние бомбардировки Луны и Земли астероидами

1 октября 2022 г.

Александр Немчин и Катарина Милькович, «Разговор»

В 2020 году китайская миссия «Чанъэ-5» отобрала более килограмма лунного камня и почвы и доставила его обратно на Землю. Образцы содержат бесчисленное количество крошечных стеклянных шариков, образовавшихся, когда астероиды врезались в Луну и выплеснули капли расплавленной породы вокруг места удара.

Мы очень подробно проанализировали эти стеклянные шарики и ударные кратеры вблизи того места, где они были найдены. Наши результаты, опубликованные в журнале Science Advances, раскрывают новые подробности истории столкновений астероидов с Луной за последние 2 миллиарда лет.

В частности, мы обнаружили следы нескольких волн ударов, произошедших одновременно с ударами по Земле, включая удар Чиксулуб 66 миллионов лет назад, который привел к вымиранию динозавров.

Разрушительная сила ударов метеоритов наблюдалась на протяжении всей истории человечества. Недавно выдающееся событие 2013 года — впечатляющий Челябинский метеорит, в результате которого пострадали сотни людей, — было относительно незначительным событием по сравнению с историческими последствиями.

Удары различного масштаба случались на протяжении долгой геологической истории Земли. Во всем мире обнаружено всего около 200 ударных кратеров, поскольку эрозия и геологическая активность постоянно изменяют поверхность нашей планеты и стирают свидетельства прошлых воздействий.

На Луне, где ударные кратеры не исчезают, их можно обнаружить несколько сотен миллионов. Нетрудно представить, что Земля испытала подобный ошеломляющий шквал снарядов в начале своей жизни.

Поскольку Солнечная система развивалась в течение последних 4,5 миллиардов лет, количество астероидов со временем сокращалось в геометрической прогрессии, поскольку космические камни были сметены Землей и другими планетами.

Однако детали этого процесса остаются неясными. Произошло ли с течением времени плавное снижение числа столкновений с Землей, Луной и другими планетами Солнечной системы? Есть ли периоды, когда на этом общем фоне упадка столкновения участились? Есть ли вероятность того, что количество столкновений может внезапно увеличиться в будущем?

Лучшее доступное место для поиска ответов — Луна, а лучшие доступные образцы — лунные почвы, подобные тем, которые «Чанъэ-5» привез домой.

Лунный грунт содержит сферические капли затвердевшего расплава (стекла) размером от нескольких миллиметров до менее миллиметра. Эти капли образуются во время высокоскоростных ударов, которые плавят целевую породу.

Расплавленные капли могут разлететься на десятки, а возможно и сотни километров вокруг ударного кратера.

Анализируя химический состав и радиоактивность этих капель, мы можем определить их возраст. Возраст капель дает нам представление о том, когда эти удары произошли на Луне.

Каждый образец лунного грунта, по-видимому, фиксирует несколько ударов. Возраст столкновений охватывает последние ~4 миллиарда лет, причем возраст самого молодого из них составляет всего несколько миллионов лет.

«Чанъэ-5» приземлился в месте с относительно простой геологической историей по сравнению с другими местами на Луне, где были собраны образцы.

Место приземления находится посреди обширного базальтового плато диаметром почти 400 километров. Возраст плато «всего» 2 миллиарда лет, что является молодым возрастом по сравнению с возрастом лунной коры в целом.

Это означает, что история сайта короче и ее легче разгадать. Это облегчило идентификацию капель, образовавшихся в результате близлежащих столкновений, а также интерпретацию химических и хронологических данных с помощью спутниковых изображений окружающей лунной поверхности.

Мы объединили эту интерпретацию с моделированием того, как капли формировались и разбрызгивались при ударах разного размера.

Похоже, что капли стекла могут переноситься на расстояние от 20 до 100 километров от места удара, даже если в результате удара остается кратер диаметром всего 100 метров. Модели также показывают, что удары, образующие кратеры диаметром более 1 километра, более эффективны для образования капель.