Среда, 21 февраля, 2024
ДомойКосмосУченые ошиблись: крошечные кристаллы показали, что Луна на миллионы лет старше, чем...

Ученые ошиблись: крошечные кристаллы показали, что Луна на миллионы лет старше, чем считалось ранее

- Advertisement -

Новое исследование с использованием передовой атомно-зондовой томографии определило, что возраст Луны составляет 4,46 миллиарда лет, что на 40 миллионов лет старше, чем предыдущие оценки. Это открытие, полученное в результате анализа лунных кристаллов Аполлона-17, обеспечивает более глубокое понимание формирования Луны и ее влияния на окружающую среду Земли.

Ученые из Северо-Западного университета внесли свой вклад в анализ лунных образцов, собранных астронавтами во время миссии «Аполлон-17».

Анализируя крошечные кристаллы с Луны, собранные во время миссии «Аполлон-17» в 1972 году, ученые пересмотрели предполагаемый возраст Луны. Ранее считалось, что его возраст составляет 4,425 миллиарда лет, но новый анализ показывает, что ему около 4,46 миллиарда лет, что делает его на 40 миллионов лет старше, чем предыдущие оценки.

Под руководством исследователей Филдового музея и Университет Глазгоисследование стало возможным благодаря Северо-Западный университет‘s атомУстановка -зондовой томографии, которая «зафиксировала» возраст самого старого кристалла в образце. Выявив возраст этих характерных кристаллов циркона, найденных скрытыми в пыли, собранной с Луны, исследователи смогли составить воедино временную шкалу формирования Луны.

Исследование было недавно опубликовано в журнале Письма о геохимических перспективах.

Технологическая эволюция в космических исследованиях

«Это исследование является свидетельством огромного технологического прогресса, которого мы достигли с 1972 года, когда последняя пилотируемая лунная миссия вернулась на Землю», — сказал Дитер Исхайм из Northwestern, соавтор исследования. «Эти образцы были доставлены на Землю полвека назад, но только сегодня мы обладаем необходимыми инструментами для проведения микроанализа на необходимом уровне, включая атомно-зондовую томографию».

Зерно лунного циркона под микроскопом. Кредит: Дженника Грир

Поатомный анализ позволил исследователям подсчитать, сколько атомов в кристаллах циркона подверглось радиоактивному распаду. Когда атом подвергается распаду, он теряет протоны и нейтроны, превращаясь в различные элементы. Уран, например, распадается на свинец. Поскольку ученые установили, сколько времени требуется для развития этого процесса, они могут оценить возраст образца, взглянув на долю атомов урана и свинца.

«Радиометрическое датирование работает как песочные часы», — сказал Филипп Хек из Полевого музея, старший автор исследования. «В песочных часах песок перетекает из одной стеклянной колбы в другую, причем течение времени определяется скоплением песка в нижней колбе. Радиометрическое датирование работает аналогичным образом: подсчитывается количество родительских атомов и количество дочерних атомов, в которые они превратились. Затем можно рассчитать ход времени, поскольку известна скорость трансформации».

Исхейм — доцент кафедры материаловедения и инженерии в инженерной школе Маккормика Северо-Западного университета и менеджер Центра атомно-зондовой томографии Северо-Западного университета (NUCAPT). Дэвид Сейдман, почетный профессор материаловедения и инженерии Уолтера П. Мерфи в Маккормике и директор-основатель NUCAPT, также стал соавтором исследования. Хек — куратор отдела метеоритов и полярных исследований Полевого музея имени Роберта А. Притцкера, старший директор Интерактивного исследовательского центра Негони и профессор Чикагский университет. Дженника Грир, доцент-исследователь Университета Глазго, является ведущим автором исследования. Когда исследование началось, она была доктором философии. кандидат в лаборатории Хека.

Ведущий автор Дженника Грир работает с атомным зондом. Фото: Дитер Исхайм, Northwestern

Годы формирования Луны

Более 4 миллиардов лет назад, когда Солнечная система была еще молода, а Земля еще росла, гигантский МарсОбъект размером с Землю врезался в Землю. Колоссальный кусок откололся от Земли, образовав Луну, и энергия удара расплавила скалу, которая в конечном итоге стала поверхностью Луны.

«Когда поверхность была расплавлена ​​таким образом, кристаллы циркона не могли сформироваться и выжить», — сказал Хек. «Итак, любые кристаллы на поверхности Луны должны были образоваться после того, как этот лунный океан магмы остыл. В противном случае они были бы расплавлены, а их химические характеристики были бы стерты».

Поскольку кристаллы, должно быть, образовались после того, как океан магмы остыл, определение возраста кристаллов циркона позволило бы определить минимально возможный возраст Луны. Но чтобы точно определить максимально возможный возраст Луны, исследователи обратились к приборам атомной томографии Northwestern.

«В атомно-зондовой томографии мы начинаем с заострения части лунного образца до очень острого кончика, используя микроскоп с фокусированным ионным лучом, почти как очень причудливую точилку для карандашей», — сказал Грир. «Затем мы используем УФ-лазеры для испарения атомов с поверхности этого наконечника. Атомы проходят через масс-спектрометр, и скорость их движения говорит нам о том, насколько они тяжелы, а это, в свою очередь, говорит нам, из чего они сделаны».

Определив материалы в образце и проведя радиометрическое датирование, исследователи пришли к выводу, что возраст самых старых кристаллов составляет около 4,46 миллиарда лет. Это означает, что Луне должно быть как минимум столько же лет.

По словам Хека, важно знать, когда образовалась Луна, потому что «Луна является важным партнером в нашей планетной системе. Он стабилизирует ось вращения Земли. Именно поэтому в сутках 24 часа. Это причина, по которой у нас бывают приливы. Без Луны жизнь на Земле выглядела бы иначе. Это часть нашей естественной системы, которую мы хотим лучше понять, и наше исследование представляет собой крошечный кусочек головоломки во всей этой картине».

Ссылка: «Цирконы 4,46 млрд лет якорь хронологии лунного магматического океана» Дж. Грира, Б. Чжана, Д. Исхейма, Д. Н. Зейдмана, А. Бувье и П. Р. Хека, 23 октября 2023 г., Письма о геохимических перспективах.
DOI: 10.7185/geochemlet.2334

Исследование было поддержано НАСА и стипендия для выпускников женского совета Полевого музея «Женщины в науке». NUCAPT поддерживается Национальным научным фондом, Управлением военно-морских исследований и Институтом устойчивого развития и энергетики Паулы М. Триененс.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме