Нове дослідження показує, що Місяць міг бути вулканічною пусткою протягом мільйонів років, де відбувалися постійні виверження з гір і навіть із самої землі. Орбіта Місяця, можливо, перетворила його на розплавленого монстра на десятки мільйонів років, що можна порівняти з Іо, супутником Юпітера, найбільш вулканічно активним тілом у Сонячній системі.
На початку існування Сонячної системи масивна протопланета зіткнулася з молодою Землею. Матеріал, що утворився в результаті зіткнення, змішався, а потім перетворився на два окремі тіла, які стали Землею та Місяцем. Спочатку вони оберталися майже один над одним, але з часом Місяць повільно віддалявся, застигаючи в процесі.
Згодом гравітація Сонця почала сильніше впливати на Місяць. Хоча Сонце було далі, обидва тіла однаково тягнули Місяць.
"Місяць ніби розгубився, – каже планетолог Френсіс Німмо з Каліфорнійського університету в Санта-Круз. – Він не знає, яку орбіту йому слід зайняти, і тому може розвинути дивну орбіту". Німмо представив результати свого дослідження в березні на 56-й щорічній конференції з питань Місяця та планетарних наук.
В результаті гравітаційного хаосу місячні надра перемішуються, розплавляючи породу, утворюючи шар магми, який вивергається на поверхню.
Нове дослідження показує, що місячна поверхня могла бути оновлена потоками лави приблизно 4,35 мільярда років тому. Ці потоки заповнили б будь-які існуючі кратери та допомогли б оновити вік, виміряний за допомогою місячних порід і цирконів.
Старий і молодий Місяць
Визначення часу формування Місяця є складним завданням. Існує кілька методів, від вивчення зразків, доставлених на Землю, до дослідження цирконів у цих породах, і спроб з’ясувати, як планети та їх супутники танцювали мільярди років тому. Але ці методи можуть давати суперечливі відповіді.
Вивчення віку місячних порід було одним із перших способів, за допомогою якого вчені намагалися визначити вік Місяця. Зразки, привезені з програми NASA "Аполлон", були досліджені та виміряні. Сьогодні нові зразки продовжують надходити, тепер із китайської програми "Чан’е". Вони надають нові об’єкти для вивчення та тестування.
Другим доказом віку Місяця є циркони, що знаходяться всередині порід. Циркони – це силікатні мінерали, знайдені в породах як на Землі, так і на Місяці, і є одними з найдавніших об’єктів у Сонячній системі. Хоча породи можуть плавитися та переформуватися, самі циркони досить міцні, щоб протистояти плавленню за будь-якої, крім найвищої, температури.
"Циркони дуже міцні, – каже Німмо. – Потрібно багато зусиль, щоб зруйнувати циркон після того, як він утворився". Розплавлення місячної поверхні внаслідок інтенсивного вулканізму – це один із способів оновити циркони.
Обидва методи датування можуть бути складними. Циркони більш точні, але вимагають надзвичайно точних вимірювань, тому вчені змогли їх досліджувати лише протягом останніх двох десятиліть. З іншого боку, місячні породи можуть бути складнішими для інтерпретації та дають різні показники віку. Разом ці два процеси свідчать про те, що Місяцю близько 4,35 мільярда років.
Вчені також покладаються на дані динамічних моделей. Дослідження Землі показують, що вона зібрала багато металів, які люблять залізо, після того, як сформувала залізне ядро. Ці метали осіли в мантії, складаючи приблизно половину відсотка маси Землі після завершення формування ядра, і їх називають "пізнім покривом". Але ці метали мали бути поглинені, коли матеріал ще літав у хаотичній, захаращеній ранній Сонячній системі – а 4,35 мільярда років тому цього матеріалу вже не було.
У нових результатах, опублікованих у журналі Nature наприкінці минулого року, Німмо та його колеги припускають, що Місяць віком 4,5 мільярда років узгоджується з вимірюваннями молодших місячних порід. Коли Місяць страждав від перетягування канату між Землею та Сонцем, плавлення призвело до того, що місячні породи та циркони плавилися та переформувалися, даючи молодший вік, який не обов’язково відображає час народження Місяця.
Місячний Іо
Протягом кількох десятків мільйонів років вулканізм покривав Місяць. Але це не обов’язково виражалося б у вигляді масивних гір, що вивергаються. На Землі вулканічний матеріал багатий на силікат, який робить лаву густішою і дозволяє їй накопичуватися у вигляді масивних гір. На Місяці лава, ймовірно, була тоншою, просочуючись крізь кору і виливаючись убік, а не накопичуючись на собі.
"Вулканізм, безумовно, був значним, просто він не утворював вулканів, з якими ми знайомі", – сказав Німмо.
Постійне просочування могло перешкоджати утворенню шару магматичного океану, оскільки новоутворена рідина не залишалася б у мантії. Коли матеріал плавився і ставав плавучим, він просочувався б вгору до кори. Деяка його частина прорвалася б, але деяка могла просто заповнити кору, створюючи вигини назовні, подібні до тих, що спостерігаються на Землі.
У той час Земля була б значно ближчою до Місяця, ніж сьогодні, можливо, вдвічі більшою в місячному небі, ніж зараз. "Ви б бачили палаючі потоки лави по всьому Місяцю, і, можливо, поодинокі вулканічні виверження", – сказав Німмо.
За словами Німмо, стан, подібний до Іо, тривав би лише кілька десятків мільйонів років.
"Це була свого роду коротка, але дуже енергійна подія", – сказав він.
Довідкова інформація:
- Іо: Найбільш вулканічно активний об’єкт у Сонячній системі, один із супутників Юпітера. Його поверхня вкрита сотнями вулканів, які постійно викидають сірку та сірчистий газ.
- NASA "Аполлон": Програма пілотованих космічних польотів NASA, в рамках якої було здійснено перші в історії висадки людей на Місяць.
- Програма "Чан’е": Китайська програма дослідження Місяця, названа на честь богині Місяця в китайській міфології. Включає в себе запуск автоматичних місячних станцій для дослідження місячної поверхні та доставки зразків місячного ґрунту на Землю.
