БЕРКЛИ (09.03.00) - Новая хронология метеорных тел, столкнувшихся с Луной, демонстрирует удивительную связь с крупными биологическими событиями на Земле.
Датируя мельчайшие стеклянные бусинки, выброшенные ударами на протяжении тысячелетий, ученые из Калифорнийского университета в Беркли и Центра геохронологии Беркли не только подтвердили ожидаемую интенсивную метеорную активность 4-3,5 миллиарда лет назад, когда образовались лунные моря или моря, но был обнаружен еще один пик активности, начавшийся 500 миллионов лет назад и продолжающийся сегодня.
Затухание первого пика активности, который, вероятно, включал в себя множество крупных комет и астероидов, совпадает с самыми ранними известными свидетельствами жизни на Земле. Второй и продолжающийся пик, который, судя по свидетельствам, в основном состоял из более мелких обломков, начался примерно во время великого взрыва жизни, известного как кембрий..
«Первая жизнь на Земле возникла сразу после этого настоящего крещендо около 3,5 миллиардов лет назад», - сказал Пол Р. Ренне, адъюнкт-профессор геологии и геофизики Калифорнийского университета в Беркли и директор Центра геохронологии Беркли. «Возможно, жизнь зарождалась на Земле много раз, но метеориты перестали ее стирать только около 3 миллиардов лет назад».
Недавняя и продолжающаяся активность еще более интригует.
«Неудивительно, что удары прекратились около 3 миллиардов лет назад. Солнечная система только очищалась, в первую очередь Юпитером и Солнцем», - сказал Ричард А. Мюллер, профессор физики в Калифорнийском университете в Беркли и физик-исследователь в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли. «Удивительно то, что примерно 500 миллионов лет назад Солнечная система превратилась из доброй в жестокую.
"Эта работа открывает новую область, которая сообщает нам нечто совершенно неожиданное об истории нашей Солнечной системы. До сих пор мы не осознавали, насколько необычными были последние 500 миллионов лет."
Аспирант Калифорнийского университета в Беркли Тимоти С. Каллер вместе с Ренне, Мюллером и Тимоти А. Беккером, заведующим лабораторией Центра геохронологии Беркли, сообщают о своих выводах в выпуске журнала Science от 10 марта.
Хотя все исследователи из Беркли согласны с новой хронологией столкновения с Луной, у них есть свои собственные представления о ее последствиях.
Ренне, например, склоняется к теории о том, что межзвездная пыль засеяла Землю органическими молекулами, от воды до аминокислот, которые были включены в жизнь на Земле в течение последних 500 миллионов лет.
«Жизнь, уже существующая здесь, внезапно получит новый стимул, большую потребность в быстром развитии и больше сырья для этого», - сказал Ренне. «Столкновения должны быть очень, очень большими и очень, очень частыми, чтобы быть опасными для жизни на Земле, и ясно, что поток за последние 500 миллионов лет был относительно небольшими объектами. Мы не видим много молодых большие кратеры на Луне. Мы пришли к выводу, что удары - это плохая новость для жизни на Земле, но теперь это не так ясно».
Каллер, аспирант, инициировавший проект под руководством Мюллера и Ренне, считает интенсивную метеоритную активность свидетельством того, что удары крупных метеоритов сыграли важную роль в эволюции и исчезновении жизни.
«Это показывает, что за последние 500 миллионов лет крупные удары могли происходить чаще, вызывая больше вымираний, таких как комета или астероид, уничтожившие динозавров 65 миллионов лет назад», - сказал Каллер.«Даже ряд меньших столкновений может иметь катастрофические последствия для атмосферы и вызвать массовые вымирания».
Мюллер также подчеркивает ту роль, которую удары сыграли в истории жизни на Земле. По его словам, неудивительно, что недавний интенсивный период метеорной активности совпадает с быстрым распространением жизни на Земле.
«Мы только начинаем осознавать роль, которую играют катастрофы в эволюции жизни», - сказал он. «Когда дело доходит до выживания наиболее приспособленных, важна не только способность конкурировать с другими видами, но и способность пережить случайные катастрофы. Это требует сложности и гибкости».
Мюллер предложил несколько противоречивых теорий о Солнечной системе, в том числе о том, что у Солнца есть невидимая звезда-компаньон, которую он называет Немезидой, которая обращается вокруг Солнца каждые 26 миллионов лет и периодически сбивает кометы с их орбит, отправляя их мчится к внутренней Солнечной системе. Он также предположил, что периодические изменения климата являются результатом того, что орбита Земли периодически отклоняется от орбитальной плоскости планет и пересекает облака пыли, обломков и метеоритов.
Нынешнее исследование было предложено Мюллером в 1991 году, отчасти как способ определить, свидетельствует ли запись о столкновении Луны с циклом в 26 миллионов лет. Мюллер натолкнулся на идею датирования лунных шариков аргоном-40/аргоном-39 как способ получить более точную хронологию интенсивности бомбардировки Луны и, косвенно, Земли..
«Я понял, что нам не нужно идти к отдельным кратерам, чтобы определить их возраст, потому что кратеры прислали нам образцы», - сказал Мюллер. «Мы могли бы получить образцы сотен различных кратеров только из одного места, не тратя деньги на возвращение на Луну. Эта идея, вероятно, откроет совершенно новый этап лунного анализа».
Сферулы в основном состоят из базальтового стекла, сказал Каллер, они образуются, когда метеор падает на поверхность и выделяет сильное тепло, которое плавит скалу и разбрызгивает ее наружу. Когда капли расплавленной породы падают обратно на поверхность, они быстро остывают, образуя стекло, очень похожее на обсидиан.
Куллер, Беккер и Ренне проанализировали 155 шариков из одного грамма лунного грунта, подобранного в 1971 году Аполлоном-14 из формации Фра Мауро - лунного нагорья, граничащего с Морем Дождя. Минеральный состав каждой бусины определялся с помощью микрозонда перед тем, как она была расплавлена лазером, а газообразный аргон уловлен для изотопного анализа.
Вопреки предположениям, они обнаружили, что скорость образования кратеров на Луне не была постоянной на протяжении всей ее истории. Между 4 и 3 миллиардами лет назад произошло примерно в два раза больше столкновений, чем между 2 и 1/2 миллиардами лет назад. Около 500 миллионов лет назад интенсивность ударов возросла почти до того, что было на пике активности 3,2 миллиарда лет назад.
Хотя метод датирования не был достаточно чувствительным, чтобы выявить цикл в 26 миллионов лет в отчете о столкновении, «эти результаты хорошо согласуются с теорией Немезиды», - сказал Мюллер. «Я думаю, что большая часть обломков возникла из-за возмущений во внешней части Солнечной системы, вызванных Немезидой."
В будущем, по словам Ренне, «крайне важно запустить новые лунные миссии по отбору проб, нацеленные на районы, богатые калием», чтобы подтвердить результаты и углубиться в историю Луны.
Проект финансировался Фондом Энн и Гордона Гетти через Геохронологический центр Беркли и Ричарда Мюллера. НАСА предоставило лунные образцы.