Зразки місячного ґрунту, привезені на Землю місією «Чан’е-5», допомогли китайським астрономам оновити геохронологічну модель кратерів на місяці. Порівняно з попередніми моделями, нова дає більш давнє датування для більшої частини місячної історії з максимальною похибкою у 240 тисяч років на проміжку у 2,55 мільярда років тому. Ці результати допоможуть покращити наше розуміння історії подій всередині Сонячної системи. Дослідження вчених опублікували в журналі Nature Astronomy.
Зображення поверхні Місяця з панорамної камери на борту «Чан’е-5», зроблене 1 грудня 2020. China National Space Administration (CNSA) via China News Service (CNS) / AFP)
Навіщо землянам місячний ґрунт?
Для визначення віку місячних кратерів, до сьогодні астрономи порівнювали радіометричний вік зразків, повернених місіями «Аполлон» і «Луна» з певних ділянок Місяця, з показником рельєфу, що характеризується розподілами кратерів на цих ділянках. Отже вони приблизно могли оцінити час утворення кратерів на поверхні земного супутника. Такі моделі використовують також для датування поверхонь скелястих тіл внутрішньої частини Сонячної системи (планет і астероїдів). Проте, є нестача інформації про вік місячних зразків, які датуються на проміжку між трьома й одним мільярдом років тому, а це майже половина історії існування Місяця.
«Чан’е-5» стала першою місією з повернення місячних зразків ґрунту після посадки «Луни-24» у 1976 році. Їх і використали для заповнення цього хронологічного проміжку вчені Китайської академії наук на чолі з професором Юе Зонгю (Zongyu Yue) для покращення хронологічної моделі.
Як дізнатися вік місячних порід?
1 грудня 2020 року «Чан’е-5» вдало приземлився в північній частині Океану Бур. Основним завданням місії був автоматизований добір зразків. Під час перебування на Місяці, апарат використовував два методи збору ґрунту: поверхневий добір за допомогою роботизованого маніпулятора й підземний добір зразків за допомогою буру. Ці зразки, загальною масою в 1,731 кілограма, разом з апаратом повернулися на Землю вже 17 грудня 2020 року.
Мінеральний і радіометричний аналіз з використанням трьох грамів поверхневої породи провели в Інституті геології й геофізики Китайської академії наук. Як виявилося, базальтові уламки мають схожі мінеральні складові й утворилися на одній і тій же стадії кінцевої кристалізації магми. З використанням метода свинцево-свинцевого датування, китайські астрономи провели радіометричні виміри як на мінералах, багатих цирконієм, так і на фосфатах. Вони показали однаковий вік у 2,030 ± 0,004 мільярда років, який є абсолютним віком базальту в районі посадки апарату, що потрапляє у невідомий досі проміжок історії Місяця. Саме цей вік і використали для оновлення геохронології місячних кратерів, яку використовували досі.
Місця приземлень місій «Аполлон», «Луна» і «Чан’е-5». Червоним кольором нанесені кратери у районі приземлення апарату «Чан’е-5». Zongyu Yue et al. / Nature Astronomy, 2022
Які результати досліджень?
Завдяки новому датуванню астрономи оновили хронологічну функцію, встановлену попередньою моделлю. Вона виражається як зв’язок між радіометричним віком зразків ґрунту й сумарною частотою кратерів, що перевищують деякий певний діаметр кратерів, наприклад, один кілометр. Підрахунок кратерів уже давно використовується для визначення модельного віку місячних порід. Суть цього методу базується на порівнянні розподілу розмірів і частот кратерів у певній одиниці поверхні до відомої виробничої функції кратерів, що в подальшому використовується для визначення абсолютного віку.
У підсумку, враховуючи вік зразків, нова модель уточнює попередню й підвищує надійність визначення віку методом розподілу розмірів і частоти кратерів. В подальшому, астрономи з Китайської академії наук пропонують застосовувати нову хронологічну модель для датування місячної поверхні, а також переглянути вже наявні геохронологічні моделі для інших об’єктів Сонячної системи (наприклад, Марса, Меркурія й астероїдів).
Тепер ми маємо більш чітке уявлення про хронологію виникнення кратерів, і дякувати за це ми мусимо китайському апарату «Чан’е-5». А більше про те, що Китай робить на Місяці читайте в нашому матеріалі «Більше не Піднебесна».