Как Лунные скалы раскрывают эпическую историю космоса

В блестящей белой комнате военно-морской исследовательской лаборатории в Вашингтоне, округ Колумбия, лежит прозрачный пластиковый сундук, внутри него находятся метеориты, извлеченные из антарктического льда и зерен материала, которые, как полагают, предшествовали формированию нашей солнечной системы. Это сокровища, помогающие людям понять наше место среди звезд.

Из сундука геолог Кейт Берджесс достает еще одно сокровище: крошечный тефлоновый флакон, дважды упакованный в тефлоновые мешки. Он содержит почву с Луны, собранную астронавтами Аполлона-17 в 1972 году. Об этом сообщает Информатор Tech, ссылаясь на Vox.

В течение очень долгого времени эта почва оставалась нетронутой на Луне, подвергаясь воздействию огромного космического излучения. Когда Берджесс смотрит на образец электронным микроскопом, настолько мощным, что он может видеть атомы материала, она ищет доказательства того, как воздействие этого излучения изменило цвет почвы. Звучит не очень возвышенно, но это может помочь нам ответить на многие вопросы.

Ученые исследуют, сколько цвета почвы зависит от ее состава (из чего она сделана) и сколько от космического выветривания. Она говорит, что это поможет идентифицировать состав объектов - таких как астероиды.

Таким образом, лунные образцы являются связующим звеном между нами и небесами, помогая нам узнать больше информации о них. Для нас исследования лунных образцов неоценимый опыт. В отличие от Земли, Луна не сильно изменилась с момента ее образования. Это делает его капсулой времени, Книгой Бытия с точки зрения геологических факторов.

Ученые до сих пор изучают лунные образцы с миссии Аполлон. Но теперь возобновился интерес к отправке людей на Луну для большего.

Почему изучение Луны так важно для нас

Посадки на Луну - первая из которых, Аполлон-11, произошла 50 лет назад и всего за шесть посадок на Луну астронавты вернули 381 килограмм лунных камней, гальки и почвы.

Не будет преувеличением сказать, что эти камни изменили наше понимание солнечной системы и переписали ее историю. «До Аполлона мы действительно не знали, как появилась Луна», - говорит Джулиана Гросс, ученый-планетолог из Университета Рутгерса.

Изучать геологию значит изучать историю. Но Земля постоянно стирает свои старые геологические данные.

«Земля -?? гигантская машина для переработки», - говорит Гросс. «У нас есть ветер, у нас есть дождь, у нас есть лед и изменение погодных условий, и поэтому все камни исчезают». Корка нашей планеты динамична, наши континенты плавают, двигаются и меняются. На протяжении веков камни перерабатываются, переплавляются и преобразуются, когда континенты врезаются друг в друга.

Луна, с другой стороны, не стирает свою историю. Помимо ударов астероидов, говорит Гросс, «Луна не сильно изменилась с момента ее образования». Это делает ее капсулой времени, главной книгой в истории нашей солнечной системы.

«Лунная кора - это архив», - говорит Гросс. «И нам нужно научиться интерпретировать и читать этот архив». Это один из самых важных уроков о том, как Земля и Луна сформировались.

Лунные камни рассказывают историю создания

На рисунке ниже показан 4-фунтовый лунный камень, найденный в 1972 году на Аполлоне 16. Он состоит из плагиоклаза, камня, образованного из расплавленной магмы. Скалы, подобные этой, составляют большую часть коры Луны. И это говорит ученым, что у луны была очень интересная история

Около 4,5 миллиардов лет назад, когда Солнечная система еще находилась в зачаточном состоянии, это было гораздо более хаотичное место.

Незадолго до этого (с космической точки зрения) зародилось Солнце. И эта молодая звезда все еще была окружена кусками мусора, слипшимися вместе, врезавшегося друг в друга, образуя планеты.

Считается, что примерно в это же время Земля была поражена другой планетой, возможно, размером с Марс.

Возникший в результате катаклизм объединил два мира, образовав нашу Землю. Сила столкновения выбрасывала материал из обоих тел, и этот материал плавился вместе, образуя нашу луну. Ранняя луна была покрыта океаном магмы, который осел и остыл в форме, которую мы видим сегодня.

Таким образом, Земля и Луна были близнецами. Но подождите, как мы можем узнать об этом из скучной старой белой скалы?

Ответ довольно прост. Плагиоклаз сам по себе не очень плотный материал, это тип минерала, который, как вы ожидаете, возникнет на поверхности магматического океана при его охлаждении. Когда образовалась луна, плагиоклаз «фактически поднялся на поверхность луны и начал создавать корку», - говорит Дарби Дьяр, старший научный сотрудник Института планетарных наук, который десятилетиями изучал лунные образцы.

Ученые все еще обсуждают детали этой гипотезы. Но это кажется разумным, потому что Земля и Луна состоят из одинаковых базовых материалов (предполагая, что они были созданы из одного и того же исходного материала) и потому этот материал был расплавлен во время их образования (из-за большой силы удара). Но это только начало истории лунных камней.

Что лунные кратеры могут рассказать нам об истории Солнечной системы

Огромную часть «архива» лунной коры составляют ее кратеры. И ученые смогли использовать образцы Аполлона, чтобы узнать точные даты их образования.

Луна изменилась намного меньше, чем Земля, но это не значит, что она не изменилась вообще. Астероиды бьют ее снова и снова. Эти кратеры рассказывают историю того, что произошло в Солнечной системе после образования Земли и Луны.

Датируя кратеры Луны, мы можем датировать возраст кратеров в других местах. Чем крупнее кратеры, тем дольше они были сделаны (потому что большие куски мусора были более распространены в более раннее время создания системы). «А теперь у нас есть прекрасная история воздействия Солнечной системы на Луну и Землю», - говорит Дьяр. На других планетах, например, на Меркурии, есть кратеры. Теперь мы знаем возраст кратеров Меркурия «потому что у нас есть справочный набор информации с Луны».

Факты, которые помогли узнать, сколько лет кратерам Луны, привели нас к другой потрясающей гипотезе: что внешние планеты - Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун - изменили свои орбиты в течение своей жизни.

Кратеры показывают, что примерно через 600 миллионов лет после образования планет произошел период мощных бомбардировок, что означает, что на Луну попало много астероидов. Это было странно.

Безумный темп столкновений с астероидами должен был успокоиться к тому времени. Так что же объясняет последствия этого времени? Одна из возможных идей заключается в том, что если бы эти газовые планеты-гиганты приблизились к Солнцу, а затем отодвинулись бы, «они бы потревожили астероиды и разбросали бы астероиды вокруг», создавая столкновения, говорит Гросс.

Ученые до сих пор не уверены, так ли это. Но без лунных камней они, возможно, не рассмотрели бы данную теорию вообще.

Почему ученым нужно больше лунных образцов

Планетарные геологи жаждут большего. Одна из причин недостатка геологической массы заключается в том, что все миссии Аполлона приземлились возле экватора Луны.

Хотели бы ученым изучить образцы из других областей спутника? «О, черт возьми, да», - говорит Гросс. "Абсолютно."

«Попытка интерпретировать что-то об истории Луны с нескольких сотен килограммов камней очень расстраивает», - говорит Дьяр, добавляя, что у нас вообще нет образцов с обратной стороны Луны. «Мы не знаем, какие интересные факты мы вскроем еще».

Белый дом в настоящее время подталкивает NASA к тому, чтобы к 2024 году снова отправить людей на Луну. На данный момент планируется, чтобы эти астронавты посетили южный лунный полюс в кратере, называемом бассейном Южный полюс - Эйткен - одним из самых больших и глубоких и, следовательно, самый старый из кратеров Луны. Возможно, воздействие, которое создало бассейн, было настолько мощным, что оно обнажило мантию или внутреннюю часть луны.

Ученые не могут напрямую изучать мантию Земли. Луна будет следующей, более удобной целью для этой миссии. Это может помочь нам понять, почему Земля обладает такой активной геологией, а Луна - нет.

Берджесс надеется, что, если люди доберутся до Луны, они смогут привезти с собой образцы из областей, которые не подвергались такому космическому излучению. Опять же, это служит пониманию того, из чего сделаны другие объекты - те, которых у нас нет.

И это знание может иметь много практических последствий. Например, в будущем, если люди захотят начать добычу астероидов для металлов и минералов, будет чрезвычайно полезно узнать точную геологическую структуру конкретного астероида до того, как начнут добычу.

NASA Белый дом Вашингтон