Понад 4 мільярди років тому, коли Сонячна система була ще молодою, а Земля ще зростала, гігантський об’єкт розміром з Марс врізався в Землю. Найбільший шматок, який відколовся від ранньої Землі, утворив наш Місяць. Але коли саме це сталося, так і залишилося загадкою.
У новому дослідженні в журналі Geochemical Perspectives Letters дослідники використовували кристали, привезені з Місяця астронавтами місії «Аполлон» в 1972 році, щоб допомогти точно визначити час формування Місяця. Їх відкриття відсуває вік Місяця на 40 мільйонів років, щонайменше до 4,46 мільярда років.
«Ці кристали є найдавнішими відомими твердими речовинами, які утворилися після гігантського удару. І оскільки ми знаємо, скільки років цим кристалам, вони служать якорем для місячної хронології», – каже Філіп Хек, куратор відділу метеоритики та полярних досліджень Роберта А. Прітцкера в Польовому музеї та старший директор Інтерактивного дослідницького центру Негауні, професор Чиказького університету та старший автор дослідження.
Це відкриття стало результатом роботи Хека з провідним автором дослідження Дженнікою Грір, коли вона була докторантом у Музеї Філда та Чиказькому університеті. «До нас звернулися наші співавтори, Бідонг Чжан і Одрі Був’є, яким потрібен був нанорозмірний погляд на ці зразки, щоб повністю їх зрозуміти», — каже Грір, яка зараз є науковим співробітником Університету Глазго.
Використаний у дослідженні зразок пилу, привезений астронавтами місії Аполлон-17, містить крихітні кристали, які утворилися мільярди років тому. Ці кристали є яскравою ознакою того, коли мав утворитися Місяць.
Кристали циркону могли утворитися, коли поверхня Місяця охолонула. Тому визначення віку кристалів циркону виявило б мінімально можливий вік Місяця. Останнє дослідження знаменує перше використання аналітичного методу під назвою атомно-зондова томографія, який «визначив» вік цього найстарішого відомого місячного кристала.
«У томографії з атомним зондом ми починаємо з загострення шматка місячного зразка в дуже гострий кінчик за допомогою сфокусованого іонно-променевого мікроскопа, майже як дуже модна точилка для олівців», — каже Грір. «Потім ми використовуємо УФ-лазери, щоб випаровувати атоми з поверхні цього наконечника. Атоми проходять через мас-спектрометр, і те, наскільки швидко вони рухаються, говорить нам, наскільки вони важкі, що, у свою чергу, говорить нам, з чого вони зроблені».
Цей аналіз атомів за атомами, проведений за допомогою інструментів Північно-Західного університету, показав, скільки атомів усередині кристалів циркону зазнали радіоактивного розпаду. Коли атом має нестабільну конфігурацію протонів і нейтронів у своєму ядрі, він зазнає розпаду, втрачаючи частину цих протонів і нейтронів і перетворюючись на різні елементи. Наприклад, уран розпадається на свинець. Вчені встановили, скільки часу займає цей процес, і, дивлячись на співвідношення різних атомів урану та свинцю (так звані ізотопи), присутніх у зразку, вони можуть визначити його вік.
Частка ізотопів свинцю, яку виявили дослідники, показала, що зразку приблизно 4,46 мільярда років. Тому Місяць має бути принаймні стільки ж.
