Места образцов, возвращенных с Луны. Модельный возраст морских отложений [1] были основаны на наложенных плотностях кратеров и хронологии кратера Нойкум [23]. Луна имела гораздо более высокий поток ударов до того, как были размещены видимые лунные моря, но ранняя история ударов в значительной степени не подтверждена. Возрасты формирования нескольких критических ударных бассейнов, таких как те, которые аннотированы на рисунке, имеют решающее значение для оценки раннего потока ударов [56]. Базовое изображение представляет собой затененную модель рельефа (вертикальное преувеличение 8), основанную на глобальной цифровой модели рельефа, созданной с использованием данных лазерного высотомера Lunar Orbiter. Кредит: Космос: Наука и технологии
Ученые рассмотрели существующие опорные точки и историю строительства хронологии лунных кратеров. До возвращения лунных образцов стратификация ближней стороны Луны основывалась на данных дистанционного зондирования с наземных телескопов и лунных орбитальных аппаратов. Шесть пилотируемых миссий и четыре роботизированные миссии до сих пор привезли образцы, включая базальты и вулканическое стекло, из различных геологических единиц Луны.
На основе литологии и термической истории этих образцов радиометрические методы датирования определили их радиометрический возраст, который затем используется для интерпретации возраста экспозиции геологических единиц. Однако геологические фоновые исследования лунных образцов выявили неопределенности из-за неясного происхождения образцов и трудностей в определении групп кратеров.
Смешанная природа реголита делает геологическую связь между образцами и конкретными геологическими единицами неясной. Ударные кратеры играют решающую роль в оценке модельного возраста геологических единиц на Луне и других твердых телах в Солнечной системе. Ученые обычно подгоняют математические функции для установления функций хронологии лунных кратеров, которые предсказывают модельный возраст геологических единиц на Луне и других твердых телах Солнечной системы.
Эти прогнозы подтверждаются образцами, возвращенными из миссий по исследованию дальнего космоса. Например, образцы, возвращенные миссией Чанъэ-5, еще раз подтвердили надежность методов определения возраста, основанных на статистике кратеров, тем самым подтвердив популярную в настоящее время модель хронологии лунных кратеров.
Затем в статье были представлены основные консенсусы и выводы относительно лунного ударного потока. Во-первых, запись лунных ударов началась во время фазы затвердевания лунного магматического океана. Ранние удары не оставили четких записей из-за непрерывной дифференциации магматического океана. После того, как магматический океан в основном затвердел около 4,46 млрд лет назад, лунные ударные структуры начали сохраняться.
Во-вторых, неожиданно высокое содержание высокосидерофильных элементов (ВСЭ) в лунной мантии позволяет предположить, что Луна продолжала подвергаться бомбардировке хондритовыми метеоритами после дифференциации магматического океана, возможно, из-за позднего ударного события.
В-третьих, сравнение плотности кратеров между лунными возвышенностями и морями указывает на то, что Луна испытала позднее событие тяжелой бомбардировки, при этом поток ударов был значительно выше около 3,8 млрд лет назад по сравнению с более поздними периодами. Бассейн Южный полюс-Эйткен (SPA), который, как полагают, является одной из крупнейших ударных структур на Луне, возможно, образовался около 4,3 млрд лет назад. За этим последовал период поздней тяжелой бомбардировки (LHB) около 3,8 млрд лет назад, который привел к значительной геологической и биохимической эволюции на Луне и планетах земной группы.
Похожие источники ударников внутренних тел Солнечной системы, но разные популяции кратеров и ударники до и после ~3,8 млрд лет. Этот рисунок адаптирован из работы Строма и др. [12]. (A) SFD популяций кратеров, образовавшихся на территориях старше и моложе 3,8 млрд лет на Луне и планетах земной группы. (B) SFD ударников, которые сформировали популяцию кратеров на лунном нагорье (красные круги) и на северных равнинах Марса (зеленый открытый круг). Популяция более старых ударников сопоставима с текущими астероидами главного пояса, а популяция более молодых ударников сопоставима с астероидами, сближающимися с Землей (NEAs). Subaru, SDSS, Spacewatch, IRAS и LINEAR — телескопы для наблюдения за астероидами [12,13]. Кредит: Космос: Наука и технологии
Наконец, с тех пор, как около 3,8 млрд лет назад, лунный ударный поток оставался относительно стабильным, с редкими пиками, но без существенных изменений в общей стабильности. Эти выводы имеют решающее значение для понимания эволюции Луны и планет земной группы.
Затем в статье были представлены основные разногласия и значительный прогресс в разрешении спора вокруг ударного потока около 3,8 миллиарда лет назад. Основная неопределенность в лунном ударном потоке возникает из-за несоответствия между радиометрическим возрастом и модельным возрастом, предсказанным хронологией кратеров. Эта неопределенность в основном проистекает из несовершенной калибровки радиометрического возраста и статистических данных о образовании кратеров, что является обычным для геологических единиц старше приблизительно 3,92 миллиарда лет, с диаметрами более 300 километров или менее примерно 10 метров.
Кроме того, существуют и другие проблемы, такие как точный изотопный возраст возвращенных образцов, не указывающий четко на их источник; неясное происхождение ранних лунных событий столкновения и орбитальной динамики; возможность того, что поздняя оболочка могла образоваться после затвердевания лунного магматического океана, но ее конкретное происхождение остается неопределенным; ранняя история лунных столкновений, накладывающая ограничения на конечные стадии формирования планет, потенциально связанные с орбитальной динамикой всей Солнечной системы; неопределенная связь между поздней лунной мантией и поздними событиями интенсивной бомбардировки, что затрудняет приписывание ранних геофизических и геохимических характеристик конкретным геологическим контекстам.
Группы кратеров в лунных возвышенностях напоминают современные астероидные ударники главного пояса, что позволяет предположить, что главный пояс астероидов мог быть основным источником ударов по Луне до 3,8 млрд лет назад. Однако источник и динамика ранних ударников остаются неопределенными и требуют дальнейших исследований для решения этих вопросов.
Наконец, авторы подвели итоги текущего исследования и обсудили будущие направления исследований в контексте запланированных возвратов образцов. Хотя такие методы, как анализ образцов, геологическое картирование высокого разрешения, геофизические исследования и моделирование орбитальной динамики, могут уменьшить неопределенности, связанные с неясным происхождением образцов и проблемами в определении групп кратеров, они не решают фундаментально проблему слабого понимания ранних процессов падения метеоритов.
В настоящее время калибровка лунного ударного потока на основе образца и структуры кратера остается неуловимой. Однако в ближайшие годы, с предстоящими миссиями по исследованию Луны из разных стран, которые должны вернуть больше образцов и данных дистанционного зондирования, будущие исследования будут отдавать приоритет местам отбора проб старше 3,92 миллиарда лет. Этот подход направлен на то, чтобы связать планетарную эволюцию и орбитальную динамику, разрешить раннюю историю ударов и еще больше улучшить понимание лунного ударного потока.
Ожидается, что разработка новых исследовательских миссий и стратегий позволит добиться прогресса в калибровке лунного ударного потока и выяснении ранних процессов падения метеоритов.
Результаты опубликованы в журнале Space: Science & Technology.
Информация от: издательством Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd.
