Поверхность Луны обновляется в 100 раз быстрее, чем считали ранее

Новый ударный кратер, обнаруженный LRO. Изображение охватывает около 1,3 километра NASA/ASU

Ученые из Корнельского университета и Университета Аризоны оценили скорость обновления грунта на поверхности Луны из данных аппарата LRO. Оказалось, что ранние оценки отличаются от реальных темпов «рыхления» реголита микрометеоритами в сто раз. По словам авторов, верхние два сантиметра лунного грунта обновляются примерно раз в 81 тысячу лет, а не за десять миллионов лет, как предполагалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает пресс-релиз Университета Аризоны.

Частота возникновения новых кратеров и обновления поверхности — важный параметр, позволяющий определить возраст различных образований на небесных телах. Так, построив распределение по размерам молодых кратеров внутри более древнего кратера, можно оценить возраст последнего с большой точностью. И наоборот, обнаружив некоторую область на небесном теле, полностью лишенную кратеров, можно узнать, насколько она молода. С помощью таких методов геологи оценили возраст поверхности Плутона — не более 100 миллионов лет, что очень мало в масштабах времени формирования планет и планетоидов.

Оценку частоты падения метеоритов делают на основе наблюдений за поверхностью тел с известным возрастом. Ее можно получить, например, построив полное распределение кратеров по размерам. Аномалии в этих распределениях, такие как исчезновение крупных кратеров в случае с Церерой, может указывать на неизвестные тектонические процессы. Среди прочего, из оценки частоты падения метеоритов можно определить время, за которое полностью изменяется верхний слой грунта небесного тела. 

Кадр до и после возникновения нового ударного кратера NASA / ASU

Новое исследование показывает, что темпы «рыхления» поверхности небесного тела определяются не только падениями метеоритов и микрометеоритов, но и вторичными процессами, такими как выброс вещества из ударных кратеров.

В результате последних на поверхности Луны возникают «мазки», темные пятна, лишенные характерных для кратеров борозд. По словам исследователей, одних только крупных «мазков» c диаметром больше десяти метров достаточно, чтобы взрыхлить 99 процентов поверхности Луны за десять миллионов лет. Если же учитывать и меньшие по размерам «мазки» (от метра), то практически полное обновление поверхности произойдет примерно за 81 тысячу лет.

https://www.youtube.com/watch?v=DQ-PT2fJOlM 

Это удалось установить благодаря снимкам, полученным с помощью аппарата Lunar Reconnaiscence Orbiter. Авторы сравнивали пары кадров одних и тех же областей Луны, сделанные с интервалом от 176 до 1241 дня. В выборке из 14 тысяч парных кадров ученые обнаружили 47 тысяч областей с изменившейся яркостью, а также 222 новых метеоритных кратера. Интересно, что количество кратеров оказалось примерно на треть больше, чем предсказывали ранние оценки. 

Снизу — новые кратеры на поверхности Луны, обнаруженные LRO. Сверху — снимки области до возникновения кратера,
после и результат деления одного снимка на другой (Emerson J. Speyerer et al. / Nature, 2016)

Эти результаты согласуются с данными, полученными миссиями «Аполлонов» — верхние 10-50 сантиметров реголита, проанализированные астронавтами, были гомогенизированы. Такой же результат дает радионуклидный анализ лунного грунта.

Верхний сыпучий слой лунного грунта — реголит — образовался в результате «космического выветривания»: воздействия радиации и бомбардировок микрометеоритами. В основном он состоит из таких минералов, как ильменит (FeTiO3), оливин ((MgFe)2[SiO4]) и различные алюмосиликаты. Впервые за последние 40 лет лунный грунт был  исследован китайским луноходом «Юйту». 

Владимир Королёв