Грязное прошлое Луны

Как определить возраст астрономического объекта? Я имею в виду, что в следующий раз, когда на небе будет видна Луна, взгляните на неё. С чего бы вы начали отвечать на этот вопрос?

Я не буду держать вас в напряжении. Астрономы используют метод, который называется подсчёт кратеров, и он работает именно так, как звучит. Идея заключается в том, что такие планеты, как Луна, Меркурий и многие спутники внешней системы, неактивны. Они мертвы почти во всех смыслах этого слова уже очень давно. И когда в них врезается комета или астероид, кратер, который они оставляют, сохраняется. Нет воздуха, который мог бы сдуть его. Нет воды, которая могла бы его смыть. Нет тектонических плит, которые могли бы утянуть его под землю.

И вот кратеры накапливаются один за другим, часто накладываясь друг на друга. Но не все мёртвые миры одинаковы. Некоторые из них в недавнем прошлом были расплавлены, а лава отлично скрывает кратеры. Так что если вы сравните два мира и подсчитаете количество кратеров, то сможете понять, какие миры затвердели раньше.

А у некоторых какое-то время были расплавленные участки рядом с твёрдыми. Планеты и спутники не всегда остывают сразу. Здесь могут быть активные вулканические регионы, а там — просто равнины из твёрдого вещества. Поэтому, если вы просканируете поверхность планеты, места с большим количеством кратеров, вероятно, окажутся старше (в том смысле, что они затвердели в более отдалённом прошлом), чем места с меньшим количеством кратеров.

Например, на Луне есть два обширных региона: тёмные бассейны, или моря, и более светлые возвышенности. Просто взглянув на кратеры, можно сказать, что моря моложе, потому что на них меньше кратеров.

Но... сколько ему лет? Если я увижу планету с множеством кратеров, сколько ей лет? Не в относительном смысле, то есть не в том, что эта планета старше другой. А в абсолютном смысле. Например, миллиарды лет. Назовите мне число.

Миссии «Аполлон» открыли путь к изучению кратеров не только на Луне, но и по всей Солнечной системе.

Это потому, что учёные смогли применить радиометрическое датирование к лунным породам, доставленным миссиями «Аполлон». Если вы ещё не знакомы с этим методом, то радиометрическое датирование — это определение содержания различных радиоактивных элементов и сравнение их пропорций с количеством элементов, в которые они распадаются. Поскольку мы знаем период полураспада этих элементов, мы можем рассчитать абсолютный возраст образца.

А поскольку миссии «Аполлон» побывали во многих местах на Луне, мы смогли составить подробную хронологию того, какие участки остыли и затвердели. Например, краю Моря Спокойствия, где приземлился «Аполлон-11», чуть больше 3,5 миллиардов лет, в то время как некоторым другим регионам в высокогорных районах около 4 миллиардов лет.

Самыми молодыми объектами на Луне являются крупные ударные кратеры. Возраст кратеров Коперник, Тихо и Конус составляет менее миллиарда лет. Самым молодым кратером, вероятно, является кратер Джордано Бруно, названный в честь итальянского учёного эпохи Возрождения, который был немного сумасшедшим. Возраст кратера составляет всего 4 миллиона лет. Эти кратеры такие молодые, потому что при ударе выделяется так много энергии, что она способна стереть всё в окрестностях кратера, начисто вытерев поверхность и запустив весь процесс заново.

Кратер Джордано Бруно на обратной стороне Луны, недалеко от северо-восточного края. Диаметр 22,1 км. Наибольшая глубина 1828 м.

Имея на руках эти абсолютные значения, мы можем откалибровать количество кратеров по всей Солнечной системе. Теперь мы можем изучать регионы Меркурия или Каллисто и определять их возраст, даже если мы никогда там не были, благодаря миссиям «Аполлон» и их геологическим исследованиям.

Благодаря миссиям по программе «Аполлон» мы также знаем, что Луна постепенно отдаляется от нас. Эта гипотеза была выдвинута ещё в начале 1800-х годов, когда сэр Эдмунд Галлей (известный благодаря комете Галлея) изучил древние записи о затмениях и понял, что мы постепенно отдаляемся друг от друга. И у нас было довольно хорошее объяснение того, ПОЧЕМУ Луна может удаляться: приливы, вызываемые Луной, переносятся перед ней вращением Земли, и это дополнительное гравитационное притяжение выталкивает Луну на более высокую орбиту. Но у нас не было хорошего способа точно определить это.

В 1962 году аспирант Принстонского университета Джеймс Фаллер предложил разместить отражатели на поверхности Луны. Это позволило бы нам с лёгкостью отражать лазерные лучи от Луны и использовать их для измерения расстояния, подобно тому, как вы можете использовать один из этих маленьких лазерных измерительных приборов для… измерения расстояний.

Если раньше измерения производились путем простого отражения от лунного грунта, то с помощью отражателей измерения стали намного точнее. Теперь мы знаем, что Луна удаляется от Земли в среднем на 3,8 сантиметра в год. Это происходит не очень быстро, но в течение, знаете ли, одной-двух вечностей это действительно складывается.

На самом деле всего через несколько сотен миллионов лет из-за того, что Луна будет удаляться от нас по спирали, а Солнце станет ярче и больше, полные солнечные затмения станут невозможными.

Так что наслаждайтесь, пока есть возможность.

Пол Саттер