Луна моложе на 30 млн лет

Возраст Луны оказался на 30 миллионов лет меньше, чем ранее предполагалось. Столкновение Земли и подобного Марсу объекта, из «брызг» которого появилась Луна, произошло через 60 миллионов лет после начала формирования Солнечной системы. Оказывается, раньше при датировке учёные не учитывали важный канал образования одного из изотопов вольфрама.

Новое исследование швейцарских ученых из Федерального института в Цюрихе отхватило от возраста Луны примерно 30 миллионов лет. По данным научной группы под руководством Матьё Тубуля из Института изотопической геохимии и минеральных ресурсов в швейцарском Цюрихе, спутник Земли не мог сформироваться раньше, чем 60 миллионов лет после начала формирования планет Солнечной системы – события, датируемого в настоящее время примерно 4 568 миллионами лет назад.

Результаты анализа изотопов образцов лунных пород, опубликованные в последнем выпуске Nature, показывают, что столкновение протоземли с подобным Марсу объектом произошло примерно через 60 миллионов лет после этого, а не 30, как считалось до сих пор. Этот катаклизм по большей части завершил процесс формирования нашей планеты и выбросил в космос огромное количество вещества, сформировавшего наш естественный спутник.


Считается, что к тому моменту Земля уже более или менее сформировалась, однако чудовищное столкновение привело к расплавлению вещества, образовывавшего планету, и формированию толстого слоя магмы на поверхности Земли. В результате большая часть тяжелых металлов расплавилась и «утекла» к центру планеты и образовала её металлическое – железное по большей части – ядро. Расплавленные силикаты сформировали мантию, а лёгкие оксиды, затвердев, земную кору. Кроме того, на осколках мирозданья произошло формирование спутника Земли.

Формирование луны

В то же время произошло образование диска брызг – расплавленных осколков от столкновения прото-Земли и безымянного на сегодняшний день тела, имевшего размеры современного Марса. Со временем кусочки материи слипались и в итоге образовали единственный спутник нашей планеты.

Одна из первых математических моделей, описывающих формирование и затвердевание Луны была представлена в 2001 году в журнале Nature.

Исследования швейцарских ученых призваны показать, что на самом деле картина формирования Луны несколько сложнее.

Работа ученых базируется на анализе содержания изотопов металлического свинца в лунных породах. В частности, изотоп вольфрама-182 в природе образуется двумя путями: при распаде гафния-182 (¹⁸²Hf→¹⁸²W), имеющего период полураспада около 9 миллионов лет, и тантала-182 (¹⁸²Ta→¹⁸²W). Тантал не является реликтовым естественным изотопом, а образуется в ходе бомбардировки поверхности Луны высокоэнергетическими заряженными частицами – космическими лучами. В результате этой ядерной реакции ядра атомов тантала-181 получают еще один нейтрон и образуют тантал-182 (¹⁸¹Ta + n0 → ¹⁸²Ta).

Расчеты возраста Луны, сделанные прежде на основе содержания вольфрама-182 в её коре, не учитывали процесс распада тантала. Как оказалось, вольфрама-182, образованного в ходе распада тантала, вполне достаточно, чтобы накинуть Луне лишние 30 миллионов лет.

Учет тантала в производстве вольфрама сместил столкновение Земли с марсоподобным небесным телом на 20 миллионов лет вперёд – оно произошло через полсотни миллионов лет после начала формирования планет Солнечной системы. Оформление же Луны как небесного тела завершилось еще десятью миллионами лет позже – итого минус 30 миллионов лет из жизни спутника Земли.

Возраст Солнечной системы

Первый этап формирования Солнечной системы – слипание микроскопических пылинок протопланетного диска в крупные, размером в десятки и сотни метров каменные глыбы – завершился примерно 4 568 +/-1 миллион лет.

Фредерик Муанье и Цинчжу Инь из Университета Калифорнии в Дэвисе совместно со своим аспирантом Бенджамином Джакобсеном установили эту дату, проанализировав содержание изотопов хрома ⁵³Cr и марганца ⁵³Mn в углистых хондритах – метеоритах одного из типов, считающихся одними из самых древних компонент Солнечной системы.

Углистые хондриты состоят из силикатных глобул и микроскопических частичек металлов среди богатой органикой «матрицы». В глобулах находят больше хрома, в матрице – марганца. Известно, что соотношение относительных содержания марганца и хрома и относительной доли матрицы к массе метеорита очень хорошо коррелируют.

Хондриты слишком малы, чтобы тепло радиоактивного распада внутри их могло вызвать расплав материала и перемешивание изотопов. Измерив содержание хрома-53, можно выяснить, сколько марганца-53 находилось в метеорите изначально, и получить возраст метеорита. Сравнив его с возрастом других, расплавленных в прошлом метеоритов, учёные смогли показать, что крупные глыбы образовались не ранее 4 567 и не позже 4 569 миллионов лет назад.

Позднее эти глыбы объединились примерно в пару десятков «протопланет» массой, примерно соответствующей массе Марса, а позднее, сталкиваясь, объединились в те планеты земной группы, которые нам сейчас известны – Меркурий, Венера, Марс и система Земля-Луна.


Переоцененные временные рамки этого столкновения, по всей видимости, означают, что планеты с твердой поверхностью, такие как Марс или Земля, формировались существенно дольше, нежели считалось до сих пор. По сути, Тубуль утверждает, что Земля и Луна – ровесники, поскольку столкновение, породившее спутник земли, являлось последним катастрофическим событием, завершившим формирование Земли как небесного тела. Дальнейшие многочисленные столкновения с крупными и мелкими метеоритами повлияли лишь на ландшафт поверхности и развитие форм жизни.

По мнению специалиста Космического центра NASA имени Джонсона, планетолога Алана Брендона, статья которого сопровождает результаты группы Тубуля в Nature, ученого из Космического центра NASA имени Джонсона в Хьюстоне, процесс формирования Земли и Марса и набора ими массы мог быть еще продолжительнее и занять сотни миллионов лет.

Кроме того, Брендон отметил, что состав поверхности луны, в частности, соотношение стабильных изотопов вольфрама 184W/182W, как показали швейцарцы, очень напоминает состав земной мантии, что указывает скорее на её «земное» происхождение, нежели на осколочное. Это идет вразрез с рядом теоретических моделей, описывающих формирование Луны из осколков марсоподобного тела. В связи с этим, Брендон предлагает пересмотреть эти теоретические выкладки с целью объяснить сходство состава лунных пород и мантийных слоев Земли.

С другой стороны, из работы швейцарцев следует, что Луна образовалась как минимум на 16 миллионов лет позже формирования ядра нашей планеты. Это вызывает вопрос: каким образом произошло его формирование в отсутствие слоя расплавленной магмы на поверхности? Скорее всего, столкновение с марсоподобной планетой, по словам Брендона, не являлось единственной причиной формирования ядра, образовавшегося на более ранних этапах формирования Земли. Столкновение же могло лишь добавить дополнительный вклад.

© gazeta.ru / 2007-12-27