Астронавт Джон Янг собирает образцы лунного реголита. Кредит: НАСА
Образцы, собранные с поверхности Луны экипажем Аполлона-16 более 50 лет назад, помогли ученым реконструировать миллиарды лет лунной истории.
Выводы исследовательской группы, опубликованные в журнале Meteoritics & Planetary Science, основаны на анализе особого набора лунных брекчий, которые ранее никогда подробно не изучались.
Астронавты Джон Янг, Чарльз Дьюк и Кен Мэттингли привезли с Луны обратно на Землю более 95 кг образцов после своей миссии на Лунном Декартовом высокогорье в 1972 году.
Среди этих образцов были «реголитовые брекчии», которые образуются, когда лунная пыль — или реголит — сплавляется с породой в результате ударов астероидов. После слияния с породой эти брекчии сохраняют геохимический состав реголита на момент его формирования, который можно тщательно проанализировать, чтобы получить представление о том, как и когда они были созданы.
Характерный внешний вид Луны, сильно покрытый кратерами, является результатом бесчисленных столкновений с астероидами с момента ее образования около 4,5 миллиардов лет назад. В такой обширной истории вопрос о том, что и когда произошло, быстро усложняется.
Исследователи из Великобритании и США использовали сложные аналитические методы масс-спектрометрии для анализа состава газов, захваченных в более мелких образцах частиц, известных как почвоподобные брекчии. Эти образцы, которые были среди тех, что были собраны с поверхности Луны экипажем Аполлона-16, никогда раньше не подвергались масс-спектрометрии.
Доктор Марк Ноттингем руководил исследованием во время работы в Манчестерском университете. С тех пор он поступил на факультет географии и наук о Земле Университета Глазго.
Доктор Ноттингем, ведущий автор статьи, сказал: «Масс-спектрометрия, которая идентифицирует молекулы в образцах и количественно определяет их относительное содержание, может помочь нам определить, сколько времени образцы провели на поверхности Луны или вблизи нее. представление об истории воздействий на эту конкретную область Луны».
Результаты команды помогают ученым лучше понять, как поверхность Луны была изменена солнечным ветром и сильно разрушена астероидами в течение более чем 2 миллиардов лет.
«В течение времени, пока образцы находились на поверхности Луны в виде реголита, они подвергались воздействию разного количества солнечного ветра — заряженных частиц, исходящих от Солнца, которые также несут следы благородных газов, таких как аргон и ксенон, — которые накапливались на поверхности Луны. внешние слои их минеральных зерен в течение миллионов лет, прежде чем они были поражены астероидом», — добавил доктор Ноттингем.
«История Луны — это также история Земли: записи бомбардировок астероидами, запечатленные на ее поверхности и под ее поверхностью, могут помочь нам понять условия ранней Солнечной системы, которая сформировала нашу планету, а также ее ближайшего соседа.
«Однако, в отличие от Земли, история Луны заперта в геологических капсулах времени на ее поверхности, не затронутой тектоникой плит или эрозией, что позволяет нам использовать передовые технологии, такие как масс-спектрометрия, чтобы раскрыть их секреты».
Экипаж Аполлона-16. Фото: НАСА.
Исследование может также помочь будущим пилотируемым лунным миссиям выявить ценные природные ресурсы, которые помогут лунным базам стать самодостаточными.
Предыдущие исследования анализировали следы благородных газов в более крупных фрагментах образцов брекчии Аполлона-16, что помогло исследователям разделить образцы на две группы — «древние», возрастом от 3,8 до 2,4 миллиардов лет, и «молодые», которые образовались между 2,5 и 1,7 миллиарда лет назад.
НАСА предоставило исследователям 11 лунных образцов для анализа. Девять образцов выявили широкий диапазон возрастов воздействия: от 2,5 миллиардов лет назад до менее 1 миллиарда. Это говорит о том, что они состоят из лунного грунта из области, которая имела разнообразную историю столкновений: некоторые из них подвергались воздействию солнечного ветра в течение миллиардов лет, а другие были подняты на поверхность в результате более поздних столкновений.
Команда также обнаружила, что в двух образцах концентрация благородных газов была гораздо ниже, что позволяет предположить, что они образовались гораздо позже и, возможно, подвергались воздействию солнечного ветра менее 1 миллиона лет. Команда предполагает, что источником этого образца мог быть удар, образовавший близлежащий кратер Саут-Рэй.
Доктор Ноттингем сказал: «Это исследование впервые устанавливает, что почвоподобные брекчии представляют собой отдельную категорию, имеющую свою собственную историю. В сочетании с анализом древних и молодых пород, обнаруженных Аполлоном-16, мы можем построить очень более полная картина истории этой части Луны в период ранней Солнечной системы, когда более тяжелые удары по лунной поверхности в первый миллиард лет ее существования или около того сменились менее интенсивными периодами, произошедшими примерно 2 миллиарда лет назад».
Исследование также может помочь в текущих усилиях по отправке будущих миссий на Луну в ближайшем будущем, таких как программа НАСА «Артемида», которая планирует создать долгосрочную среду обитания человека на Луне.
Доктор Ноттингем сказал: «Одной из проблем создания долгосрочной среды обитания людей на Луне является принятие решений о том, как мы можем использовать природные ресурсы, ожидающие будущих миссий, чтобы им не приходилось нести с собой все, что им понадобится. их с Земли.
«Подобные исследования пополняют нашу базу знаний о том, где в лунном реголите можно найти полезные элементы, такие как благородные газы, и насколько они могут быть распространены.
«Примечательно осознавать, что образцы, привезенные Аполлоном-16 более полувека назад, все еще хранят в себе секреты истории Луны, и что они еще могут помочь определить, как мы будем исследовать Солнечную систему в ближайшие десятилетия».
Исследователи из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, Католического университета Америки и Биркбек-колледжа в Лондоне внесли свой вклад в исследование и являются соавторами статьи.
Информация от: Университетом Глазго
