Луна оказалась старше, чем мы думали

Луна — самый близкий к Земле небесный объект, который сопровождает нашу планету с самого начала ее истории. Но как и когда образовалась Луна? И как точно мы можем определить ее возраст? На эти вопросы пытаются ответить ученые, используя разные методы и технологии. И иногда их открытия заставляют нас пересмотреть наши представления о прошлом Луны и Земли.

Считается, что Луна возникла в результате столкновения Земли с огромным телом размером с Марс, которое получило название Тейя. От удара оторвались куски земной коры и мантии, которые вылетели в космос и соединились в один спутник. Луна была раскаленной и покрытой океаном из расплавленной породы. По мере остывания этого океана образовались кристаллы из разных минералов, в том числе цирконы — кремнийсодержащие соединения.

Цирконы — это очень прочные и устойчивые кристаллы, которые могут сохраняться миллиарды лет. Они содержат радиоактивный элемент уран, который со временем распадается на свинец. Скорость этого распада известна ученым, поэтому по количеству свинца в цирконе можно определить его возраст. Таким образом, цирконы являются своего рода хронометрами, которые фиксируют время образования Луны.

Однако цирконы не идеальны. В них могут быть дефекты, вызванные радиоактивным распадом или другими факторами. Это может затруднить точное определение возраста кристалла. Кроме того, не все цирконы образовались одновременно. Некоторые из них могли возникнуть позже, когда Луна подвергалась геологическим процессам, таким как вулканизм или удары метеоритов.

Поэтому для датирования Луны нужно анализировать не один, а несколько цирконов из разных образцов лунных пород. Такие образцы были привезены на Землю астронавтами в ходе миссий Аполлон в 1969-1972 годах. С тех пор ученые неоднократно изучали эти образцы, используя разные методы и технологии.

Недавно группа исследователей из США и Канады провела новый анализ одного из цирконов из лунного камня, собранного во время миссии Аполлон-17 в 1972 году. Этот циркон был ранее датирован в 2021 году с помощью ионной микроскопии, которая позволяет видеть внутреннюю структуру кристалла с точностью до 10 микрон. Тогда ученые получили возраст циркона в 4,46 миллиарда лет, что на 40 миллионов лет старше, чем предполагалось ранее.

Однако этот результат вызвал сомнения у некоторых специалистов, которые подозревали, что свинец в цирконе мог быть не только продуктом распада урана, но и примесью из других источников. Поэтому исследователи решили провести более точный анализ с помощью атомной зондовой томографии (АЗТ), которая позволяет анализировать состав и расположение атомов в кристалле с точностью до нанометра.

Для этого они взяли несколько тонких слоев из циркона и поместили их в вакуумную камеру. Затем они облучали эти слои мощным лазером, который испарял атомы и направлял их в масс-спектрометр. Таким образом, ученые смогли измерить соотношение свинца и урана в цирконе и подтвердить его возраст в 4,46 миллиарда лет.

Это открытие имеет большое значение для понимания истории Луны и Земли. Оно показывает, что Луна образовалась и застыла очень быстро после столкновения с Тейей, всего за 50 миллионов лет после формирования Солнечной системы. Это также означает, что Луна была более активной геологически, чем мы думали, и подвергалась разным процессам, которые меняли ее поверхность и состав.