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

В 2020 году китайская миссия «Чанъэ-5» взяла пробы более килограмма лунной породы и почвы и доставила их на Землю. Образцы содержат бесчисленные крошечные стеклянные шарики, образовавшиеся, когда астероиды ударились о Луну и разбрызгали капли расплавленной породы вокруг места удара.

Мы очень подробно проанализировали эти стеклянные шарики и воронки от ударов рядом с тем местом, где они были обнаружены. Наши результаты, опубликованные в Научные достиженияраскрыть новые подробности об истории падения астероидов на Луну за последние 2 миллиарда лет.

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

Миллиарды лет космических камней

Разрушительная сила ударов метеоритов наблюдалась на протяжении всей истории человечества. Недавнее известное событие 2013 года, эффектный Челябинский метеорит, который ранил сотни людей, был относительно незначительным событием по сравнению с историческими столкновениями.

На протяжении долгой геологической истории Земли случались удары разного масштаба. Всего в мире было обнаружено около 200 ударных кратеров, потому что эрозия и геологическая активность постоянно изменяют поверхность нашей планеты и стирают следы прошлых ударов.

На Луне, где не исчезают ударные кратеры, можно различить несколько сотен миллионов. Нетрудно представить, что Земля испытала подобный ошеломляющий шквал снарядов в начале своего существования.

По мере того, как Солнечная система развивалась в течение последних 4,5 миллиардов лет, количество астероидов уменьшалось экспоненциально с течением времени, поскольку космические камни были сметены Землей и другими планетами.

Однако подробности этого процесса остаются туманными. Было ли со временем плавное уменьшение числа столкновений с Землей, Луной и другими планетами Солнечной системы? Есть ли периоды, когда столкновения учащались на этом общем фоне упадка? Есть ли вероятность того, что столкновения могут внезапно увеличиться в будущем?

Забрызганное стекло

Лучшее доступное место для поиска ответов — это Луна, а лучшие доступные образцы — это лунные почвы, подобные тем, которые Chang’e 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 расплавляют целевую породу.

Расплавленные капли могут разбрызгиваться на десятки, а то и сотни километров вокруг ударного кратера.

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

На каждом образце лунного грунта зафиксировано несколько ударов. Возраст ударов распределен за последние ~ 4 миллиарда лет, причем самому молодому из них всего несколько миллионов лет.

Простой посадочный сайт

Chang’e 5 приземлился на участке с относительно простой геологической историей по сравнению с другими участками на Луне, где были собраны образцы.

Место посадки находится посреди обширного базальтового плато почти 400 километров в поперечнике. Плато «всего» 2 миллиарда лет, что очень мало по сравнению с возрастом лунной коры в целом.

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

Мы объединили эту интерпретацию с моделированием того, как капли могли формироваться и разбрызгиваться при ударах разного размера.

Оказывается, стеклянные капли могут переноситься на расстояние от 20 до 100 километров от места удара, даже если после удара остается воронка диаметром всего 100 метров. Модели также показывают, что удары, образующие кратеры диаметром более 1 км, более эффективны для образования капель.

Вся эта информация в совокупности помогла инициировать поиск конкретных ударных кратеров, ответственных за образование стекол, извлеченных из образца.

Кратерная охота

Базальтовое плато, окружающее место посадки Chang’e 5, содержит более 100 000 кратеров размером более 100 метров. Сопоставление стеклянных капель с кратером их происхождения — это вероятностная игра, хотя шансы немного выше, чем выигрыш в лотерею.

Мы можем сказать, что некоторые из кратеров, вероятно, являются источником некоторых стеклянных капель в образце. Тем не менее это совпадение привело к другому важному результату.

Предыдущие исследования показали, что возраст капель стекла в отдельных образцах почвы распределяется неравномерно. На временной шкале есть периоды с большим количеством капель и периоды с небольшим количеством капель или без них.

Наш анализ стекла в образцах Чанъэ 5 и наши попытки связать их с конкретными кратерами подтверждают изменение частоты ударов во времени.

Кроме того, возраст периодов, идентифицированных по этим каплям, по-видимому, аналогичен возрасту, наблюдаемому в ряде существующих групп метеоритов, происходящих из пояса астероидов. Эти группы метеоритов могут быть результатом древних столкновений в поясе астероидов.

Один из этих кластерных возрастов также совпадает с вымиранием динозавров. В нашем исследовании это подробно не рассматривалось, но это совпадение может указывать на то, что по пока неизвестным причинам существуют периоды, когда регулярные орбиты малых тел в Солнечной системе дестабилизируются и выходят на орбиты, где они могут столкнуться с Землей или Луной.

Взятые вместе, эти возрасты предполагают, что в истории Земли могли быть периоды времени, когда столкновения увеличивались во внутренней части Солнечной системы. Это означает, что на Земле также могли быть периоды, когда частота столкновений была выше, чем обычно, и что подобное увеличение возможно в будущем.

Как такое увеличение повлияет на эволюцию жизни на планете? Это остается загадкой.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочитайте оригинальную статью.