< Планетологи объяснили «неуловимость» воды на Марсе

Переплавка Луны омолодила ее на пару сотен миллионов лет

Планетологи заново оценили возраст Луны, теперь он составляет 4,43–4,53 миллиарда лет, что больше, чем предполагалось ранее. Ученые пришли к выводу, что предыдущие оценки соответствовали моменту переплавки лунной мантии и вулканизму из-за приливного нагрева недр Луны со стороны Земли. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

---

Одна из основных теорий происхождения Луны предполагает, что спутник Земли был результатом столкновения прото-Земли и протопланеты Тейи, в ходе которого была выброшена часть земного вещества и вещества протопланеты. Эту гипотезу подтверждает как моделирование, так и результаты исследований лунного вещества, хотя у нее есть и недостатки.

Время формирования Луны можно оценить путем датирования различных пород, которые кристаллизовались в ходе охлаждения лунного магматического океана. В ходе этого процесса менее плотные породы, богатые плагиоклазом, всплывали, формируя кору, а более плотные породы, такие как оливин, оседали, формируя мантию. Породы типа KREEP формировались на позднем этапе кристаллизации магматического океана, образуя отдельный слой в мантии, и считаются отметкой окончания затвердевания.

На основании датировки различных пород до сих пор считалось, что возраст Луны составляет около 4,35 миллиарда лет, а магматический океан достаточно быстро остывал. Однако модели тепловой эволюции предсказывают более долгое застывание океана, что дает возраст 4,425 миллиарда лет. Кроме того, возникает проблема с более древним возрастом кристаллов циркона, найденных в лунных породах, а также с изотопным составом гафния из KREEP-пород, которые могли сформироваться 4,5 миллиарда лет назад. На более древний возраст Луны указывает и моделирование процессов формирования лунного ядра и потерь испаренных пород с Луны, а также динамические модели формирования планет.

Группа планетологов во главе с Фрэнсисом Ниммо (Francis Nimmo) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе предложила новую датировку возраста Луны, основываясь на уже имеющихся данных о возрастах различных пород. Ученые предположили, что отметка в 4,35 миллиарда лет связана не с образованием Луны и кристаллизацией первичного магматического океана, а с более поздним событием.

Исследователи считают, что таким событием, приведшим к активным извержениям, был эпизод нагрева недр Луны, вызванный приливными силами со стороны Земли из-за орбитальных резонансов. Эти резонансы могли возникать, когда период прецессии орбиты Луны равен одному году, когда воздействие Солнца и Земли на прецессию орбиты Луны одинаково и когда периоды вращения Луны и прецессии орбиты равны.

Наиболее интересной идеей выглядит переход Луной плоскости Лапласа, когда длина ее большой полуоси орбиты составляла 16–22 радиусов Земли, в этом случае возникающий тепловой поток будет большим (около 3–30 ватт на квадратный метр) и сравнимым с текущим энерговыделением внутри спутника Юпитера Ио из-за приливных сил со стороны газового гиганта. Столь большие объемы тепловыделения связаны с большим эксцентриситетом орбиты, также будет возникать быстрое уменьшение длины большой полуоси лунной орбиты. При этом тепловыделение будет происходить в течение нескольких миллионов или десятков миллионов лет.

Благодаря внутреннему разогреву вещество лунной мантии будет подвергнуто неоднократной частичной переплавке, а образованный расплав может извергнуться на поверхность Луны или оказаться в составе коры, в зависимости от разницы плотностей расплава и коры. Это приведет к изменению возрастов глубоко залегающих кристаллов циркона, при этом возраста кристаллов циркона на поверхности Луны могут оказаться неизменными. Разница возрастов базальтов лунных морей, ферроанортозитов, доминирующих в коре, и KREEP-пород объяснима разными глубинами их начального залегания (десятки, сотни или тысячи километров), откуда они транспортировались за счет адвекции магмы и ее извержений. Молодой возраст лунной магнезиальной свиты объясняется ее переплавкой после первичной кристаллизации океана и внедрением расплава в кору.

---