Образцы пород, доставленные китайской миссией «Чанъэ-6» с обратной стороны Луны, не подтверждают теорию поздней тяжёлой бомбардировки — гипотезу, которая десятилетиями считалась ключом к ранней истории Земли и условиям зарождения жизни. Вместо резкого всплеска ударных событий около 3,9 миллиарда лет назад геохимики обнаружили растянутый во времени поток столкновений, который длился почти всю историю Луны.

Камень, который переписывает историю

25 июня 2024 года «Чанъэ-6» вернул на Землю около 4,3 фунта (примерно 2 килограмма) лунного грунта. Это первая в истории миссия, которая взяла образцы с обратной стороны Луны — полушария, которое всегда отвернуто от Земли. Посадочный модуль опустился внутри бассейна Аполлон — ударного кратера шириной около 300 миль (480 километров), который, в свою очередь, расположен внутри бассейна Южный полюс — Эйткен, крупнейшего и древнейшего ударного следа на Луне.

Выбор точки посадки был не случайным. Все предыдущие лунные образцы, собранные миссиями «Аполлон» и советскими автоматическими станциями, происходят с видимой стороны Луны. Там одно гигантское столкновение — импакт, образовавший бассейн Имбриум, — разбросало обломки по всему региону. Эти обломки загрязнили записи обо всех других ударах, не позволяя увидеть истинную картину бомбардировки. Обратная сторона, свободная от «имбриумного мусора», обещала более чистый архив древних столкновений.

Ван-Фэн Чжан (Wan-Feng Zhang), геохимик из Гуанчжоуского института геохимии (GIGCAS), возглавивший исследование, рассказал Earth.com: «Первые лунные породы ударного расплава, доставленные миссией „Чанъэ-6“, показывают ударные события, охватывающие период от ~4,33 до ~1,13 миллиарда лет». Эти удары растянулись на большую часть истории Луны.

Как датируют древние породы

Команда Чжана отобрала 28 крошечных фрагментов ударного расплава — породы, которую древний удар нагрел до жидкого состояния, а затем она снова застыла. Чтобы узнать их возраст, использовали аргон-аргоновое датирование. Калий внутри породы медленно распадается на аргон, который остается запертым в кристаллической решетке. Подсчитав количество аргона, можно определить, когда порода последний раз остывала.

У этого метода есть особенность, которая идеально подходит для данной задачи. Аргон легко улетучивается, когда порода нагревается повторно. Последующий удар, прогревший фрагмент выше примерно 750°F (400°C), сбрасывает его «часы» на ноль. Поэтому сохранение древнего возраста означает, что фрагмент оставался нетронутым миллиарды лет.

Чтобы убедиться, что каждый фрагмент действительно является ударным расплавом, команда измерила содержание иридия. Этот металл редко встречается в лунной коре, но его приносят астероиды. В одном фрагменте содержание иридия достигло почти 440 частей на миллиард — намного выше следовых количеств, обнаруженных в обычных лунных породах.

Откуда взялась теория поздней тяжёлой бомбардировки

Идея, которую проверяли исследователи, родилась в начале 1970-х годов. Когда ученые датировали породы «Аполлона» с видимой стороны Луны, значительное количество возрастов ударных событий оказалось около 3,9 миллиарда лет. В 1974 году одна научная группа интерпретировала этот кластер как внезапный, охвативший всю Луну всплеск столкновений. Они назвали это явление «лунным катаклизмом», и за ним закрепилось название «поздняя тяжёлая бомбардировка».

В этой гипотезе была слабость. Большинство образцов «Аполлона» было собрано на небольшом участке видимой стороны Луны, и многие из них были выброшены импактом, образовавшим бассейн Имбриум около 3,92 миллиарда лет назад. Таким образом, пик на отметке 3,9 миллиарда лет мог отражать одно гигантское столкновение, а не рой ударов. Для более чистой проверки нужны были породы из места, куда не достигли обломки Имбриума. Обратная сторона Луны идеально подходила для этого, и фрагменты расплава дали ответ.

Что показали образцы с обратной стороны

28 фрагментов охватывают огромный промежуток времени: их возраст варьируется от примерно 4,33 миллиарда лет до 1,13 миллиарда лет. Три фрагмента плотно группируются на отметке 4,16 миллиарда лет. Эта дата совпадает с возрастом бассейна Аполлон, который ранее был определен независимым методом — по изотопам свинца, а не аргона.

В письме Earth.com Чжан отметил, что это совпадение служит проверкой результата: «Независимые анализы с использованием разных систем датирования, дающие взаимно согласованные результаты, обеспечивают важные перекрестные доказательства для определения возраста формирования бассейна Аполлон».

Один фрагмент оказался еще древнее — 4,33 миллиарда лет. Возможно, он датирует сам бассейн Южный полюс — Эйткен, гигантский кратер, внутри которого находилась посадочная платформа. Анализ отдельного лунного метеорита дал тот же возраст, что подтверждает более древнюю датировку.

Самый показательный факт — то, чего почти нет. Из 21 надежного возраста только два попадают в интервал от 4,0 до 3,7 миллиарда лет. Ничего не сгущается на отметке 3,9 миллиарда лет, как того требует гипотеза катаклизма. На видимой стороне этот пик доминирует, здесь он почти исчезает.

Пробел и ровный хвост

В хронологии обратной стороны есть еще один сюрприз. Между 3,7 и 3,0 миллиарда лет фрагменты не фиксируют вообще ничего. После этого возраста возвращаются и продолжаются, распределяясь довольно равномерно от 2,9 до 1,1 миллиарда лет.

Этот пустой промежуток, вероятно, отражает то, как сохраняется расплав. Крупные импакты создают так много расплавленной породы, что более поздние удары продолжают выносить свежие куски на поверхность. Вблизи места посадки после 3,7 миллиарда лет образовалось мало крупных бассейнов. Новый расплав не был захоронен, поэтому более поздним ударам было мало что выносить.

Некоторые молодые фрагменты группируются около 2,8 миллиарда лет. Это близко к возрасту лавы, который был определен отдельным датированием в месте посадки. Их текстура указывает на то, что это ударный расплав, а не первозданный базальт. Там, где обломки Имбриума не заглушают сигнал, даже небольшие удары оставляют читаемый след.

Переосмысление прошлого Луны

В течение 50 лет аргументы в пользу лунного катаклизма опирались на породы видимой стороны, которые были загрязнены одним бассейном. Свободная от этого смещения запись обратной стороны не показывает такого события.

В беседе с Earth.com Чжан объяснил, что означает разброс возрастов: «Наличие древних возрастов (>4,0 млрд лет) и отсутствие преобладающего возраста около ~3,9 млрд лет позволяют предположить, что бомбардировка обратной стороны Луны не была доминирующим катастрофическим всплеском, а представляла собой плавное долгосрочное снижение, прерываемое более поздними ударами».

Этот вывод выходит далеко за пределы Луны. Ученые датируют поверхности по всей Солнечной системе, подсчитывая кратеры, а затем калибруя счет по лунным породам известного возраста. Отдельный анализ той же миссии, основанный на подсчете кратеров, а не на расплавленных зернах, пришел к тому же выводу. Это согласие укрепляет инструмент, используемый далеко за пределами лунной науки.

Он также затрагивает историю самой Земли. Если катаклизма не было 3,9 миллиарда лет назад, молодая Земля не была стерилизована поздним градом астероидов. Жизнь могла иметь более спокойное и раннее окно для своего зарождения.

Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Кстати, мы уже рассказывали о том, как китайский зонд «Чанъэ-4» впервые искал инопланетные технологии с обратной стороны Луны, где Земля не создает радиопомех, — это доказывает, что Луна может стать идеальной обсерваторией для поиска внеземного разума (китайский зонд впервые поискал инопланетян с обратной стороны Луны). Возможно, теперь, когда мы знаем, что обратная сторона хранит более древнюю историю бомбардировок, она же подскажет, когда на Земле могли появиться первые формы жизни.