Луна всегда была загадочным и восхитительным объектом, привлекающим внимание человечества с глубокой древности. Несмотря на то, что это ближайшее к нам небесное тело изучается уже много десятилетий, многое о её происхождении и эволюции остаётся предметом дискуссий и научных исследований. Недавнее исследование, проведённое при участии учёных Университета Чикаго, принесло новую порцию знаний, позволяющих точнее датировать ключевые этапы рождения и охлаждения Луны. Оно основано на ультраточных измерениях редких элементов в лунных породах, добытых в ходе экспедиций «Аполлон». Это открытие не только уточняет временные рамки формирования Луны, но и проливает свет на важнейший момент в истории Земли — последнюю гигантскую коллизию, приведшую к образованию нашего спутника и стабилизации планеты как среды обитания для жизни.
Долгое время главной гипотезой происхождения Луны оставалась теория гигантского столкновения. Согласно ей, примерно 4,5 миллиарда лет назад молодой Земле на большой скорости с огромным объектом, возможно планетезималем размером с Марс, произошла катастрофическая встреча. В результате возник облако раскалённого расплава и обломков, из которых и сформировалась Луна. Однако точные даты этого события и последующей кристаллизации расплавленного материала оставались предметом споров. Большинство моделей указывали примерно на возраст в 4,4-4,5 миллиарда лет, но допуски и методы оценки сильно различались.
Исследование, опубликованное в январе в Proceedings of the National Academy of Sciences, использовало инновационные методики анализа изотопных составов редких минералов, входящих в состав KREEP — лунного материала с высокой концентрацией калия, редкоземельных элементов и фосфора. Ключ к разгадке кроется в радиоактивном распаде элемента лютеция в гафний. Соотношение этих элементов позволяет учёным воспроизвести длительность формирования и остывания коры Луны. Такой подход сравним по принципу с методами радиоуглеродного датирования, но применён к камням возрастом миллиарды лет. Полученные данные свидетельствуют, что процесс кристаллизации магматического океана — огромного шара расплавленной породы, окружающего младенческую Луну — занял около 20 миллионов лет.
Около 4,43 миллиарда лет назад кристаллизация была завершена, а значит Луна обрела твёрдую кору. Данные также подтверждают, что формирование самого спутника произошло примерно 4,45 миллиарда лет назад — что на десять-двадцать миллионов лет позже формирования Солнечной системы в целом. Подобный временной интервал важен не только для лунной геологии, но и для понимания истории Земли. Именно этот период, возможно, соответствует последнему крупному столкновению, после которого планета стала более стабильной и пригодной для развития жизни. Таким образом, изучение Луны помогает расширить наши знания и о родной планете.
Трудность измерений заключалась в том, что образцы лунных пород очень редки и незначительны по массе, а также представляют собой сложные смеси минералов с разной химической составляющей. Команда учёных во главе с профессором Николя Доафасом смогла разработать специальные лабораторные методы для тщательного разделения и анализа изотопов в малых пробах, что позволило добиться беспрецедентной точности результатов. Новые данные также имеют большое значение в контексте будущих космических миссий. Китайская программа «Чанъэ» и американская программа «Артемида» подготовят новые образцы с Луны, что позволит ещё детальнее изучить раннюю историю нашего спутника и сравнить полученные данные с предыдущими находками. Это открывает перспективы развития планетологии и понимания процессов, формирующих планеты и их спутники в молодых системах.
Важным культурным и научным моментом стало посвящение этой работы памяти Рейки Ёкочи, выдающегося геохимика и супруги ведущего исследователя. Её вклад в развитие исследовательской группы сыграл ключевую роль в достижениях последних лет и свидетельствует о силе научного сотрудничества и поддержки. Обобщая, новое исследование представляет собой значительный шаг вперёд в освоении лунной истории. Точное датирование остывания магматического океана Луны не только приближает нас к пониманию момента её рождения, но и позволяет связать её эволюцию с историей Земли и общими процессами формирования планет в ранней Солнечной системе. Это фундаментально важные знания для астрономии, геологии и планетологии.
