Более 4 миллиардов лет назад, когда Солнечная система была еще молодой, а Земля еще росла, гигантский объект размером с Марс врезался в Землю. Самый большой кусок, отколовшийся от ранней Земли, образовал нашу Луну. Но когда это произошло, так и осталось загадкой.
В новом исследовании в журнале Geochemical Perspectives Letters исследователи использовали кристаллы, привезенные с Луны астронавтами миссии «Аполлон» в 1972 году, чтобы помочь точно определить время формирования Луны. Их открытие отодвигает возраст Луны на 40 миллионов лет, по меньшей мере, до 4,46 миллиарда лет.
«Эти кристаллы являются древнейшими известными твердыми веществами, образовавшимися после гигантского удара. И поскольку мы знаем, сколько лет этим кристаллам, они служат якорем для лунной хронологии», – говорит Филипп Хек, куратор отдела метеоритики и полярных исследований Роберта А. Притцкера в Полевом музее и старший директор Интерактивного исследовательского центра Негауни, профессор Чикагского университета исследование.
Это открытие стало результатом работы Хека с ведущим автором исследования Дженникой Грир, когда она была докторантом в Музее Филда и Чикагском университете. «К нам обратились наши соавторы, Бидонг Чжан и Одри Бувье, которым нужен был наноразмерный взгляд на эти образцы, чтобы полностью понять их», — говорит Грир, которая сейчас является научным сотрудником Университета Глазго.
Использованный в исследовании образец пыли, привезенный астронавтами миссии Аполлон-17, содержит крошечные кристаллы, образовавшиеся миллиарды лет назад. Эти кристаллы являются ярким признаком того, когда должна была образоваться Луна.
Кристалы циркона могли образоваться, когда поверхность Луны остыла. Поэтому определение возраста кристаллов циркона выявило бы минимально возможный возраст Луны. Последнее исследование знаменует первое использование аналитического метода под названием атомно-зондовая томография, «определившего» возраст этого старейшего известного лунного кристалла.
«В томографии с атомным зондом мы начинаем с обострения куска лунного образца в очень острый кончик с помощью сфокусированного ионно-лучевого микроскопа, почти как очень модная точилка для карандашей», — говорит Грир. Затем мы используем УФ-лазеры, чтобы испарять атомы с поверхности этого наконечника. Атомы проходят через масс-спектрометр, и то, насколько быстро они двигаются, говорит нам, насколько тяжелы, что, в свою очередь, говорит нам, из чего они сделаны».
Этот анализ атомов по атомам, проведенный с помощью инструментов Северо-Западного университета, показал, сколько атомов внутри кристаллов циркона подверглись радиоактивному распаду. Когда атом имеет нестабильную конфигурацию протонов и нейтронов в своем ядре, он испытывает распад, теряя часть этих протонов и нейтронов и превращаясь в разные элементы. К примеру, уран распадается на свинец. Ученые установили, сколько времени занимает этот процесс, и, глядя на соотношение различных атомов урана и свинца (так называемые изотопы), присутствующих в образце, они могут определить возраст.
Доля изотопов свинца, обнаруженная исследователями, показала, что образцу примерно 4,46 миллиарда лет. Поэтому Луна должна быть, по крайней мере, столько же.
