Миссия «Аполлон» и рождение Луны

В 1969 году весь мир зачарованно следил за тем, как Нил Армстронг и Базз Олдрин скакали по поверхности Луны. В это же самое время планетологи предвкушали ценный приз. Астронавты миссии «Аполлон-11» должны были вернуться на Землю с уникальной добычей. Планетологов не постигло разочарование: к моменту, когда астронавты поднялись в лунный модуль в последний раз, они собрали 22 кг лунных камней.

Пять экипажей следующих миссий «Аполлон» привезли коллекцию лунных камней, состоящую в совокупности из 2200 пронумерованных экземпляров, с общей массой 382 кг. Три автоматических лунохода из СССР собрали и доставили на Землю 300 г лунного грунта.

Все образцы лунных камней были объявлены достоянием науки. Они должны были перевернуть наши представления об образовании планет и развеять многочисленные мифы, связанные с Луной. Гарольд Юри, один из ярых сторонников интенсивного исследования Луны, предсказывал, что Луна сделана из обычного метеоритного материала. Он оказался неправ. Ряд камней вполне мог сойти за земные образцы, особенно темные базальты, которые придают лунным морям специфический сероватый оттенок. Но были и другие, например вездесущие и сваленные в кучу камни типа обломочной породы брекчии – раздробленные и сплавленные в единое целое ударами метеоритов за миллионы лет.

Потребовался не один год, чтобы расшифровать послание, заключенное в образцах лунного грунта. И до сих пор ученые продолжают ожесточенно спорить по поводу этих камней. Огромным сюрпризом стало заявление о том, что древняя Луна была укрыта глубоким океаном из расплавленных пород. В горных районах Луны преобладает анортозит, редкая на Земле магматическая порода, которая образуется при всплытии легких, богатых алюминием минералов на вершину лавового бассейна. Если на Луне повсеместно распространены анортозиты, значит, когда-то вся ее поверхность должна была быть залита океаном из магмы, и вот загадка – как возник этот магматический океан?

В настоящее время превалирует гипотеза, согласно которой спустя примерно 50 миллионов лет после начала формирования Солнечной системы произошла катастрофа планетарного масштаба. Тогда Земля еще находилась в зачаточном состоянии. И эта прото-Земля врезалась в некую планету, размером с теперешний Марс, осколки же от столкновения двух небесных тел сгруппировались на орбите вокруг Земли, срослись в единое целое и образовали Луну.

Образцы лунного грунта, доставленные астронавтами, казалось, противоречили этой идее. Согласно гипотезе гигантского столкновения, лунные породы частично должны содержать материал, подброшенный другой протопланетой. Логично ожидать, что по своему составу они будут слегка отличаться от земных пород, в частности – содержать различные количества изотопов одного и того же элемента. Но ученые из Чикагского университета Цзюнь-Цзюнь Чжан с коллегами сказали в 2012 году свое веское слово: изотопы кислорода, хрома, калия и кремния в лунных породах неотличимы от земных.

Некоторые ученые высказались за пересмотр теории. Вим ван Вестренен, планетолог из Свободного Университета в Амстердаме, предположил, что Луна появилась в результате гигантского ядерного взрыва, произошедшего внутри Земли. Другие ученые не захотели полностью отказываться от теории гигантского столкновения, но слегка ее модифицировали: небольшое (по сравнению с ранней Землей) небесное тело глубоко врезалось в нашу протопланету, которая отличалась быстрым осевым вращением, и частично разрушило ее; шлейф выбитых земных пород потянулся следом по орбите и в конце концов сформировал Луну.

Образцы с «Аполлонов» приготовили для ученых еще один сюрприз. Оказалось, что самые большие ударные кратеры на Луне образовались примерно в одно и то же время: их возраст составляет от 3,8 до 4 миллиардов лет. Луна – а также, вероятно, Земля – подверглись сокрушительной атаке спустя полмиллиарда лет после того, как сформировалась Солнечная система. На задворках Солнечной системы должно было произойти какое-то крупное событие, вызвавшее эту атаку; возможно, сместилась орбита Нептуна или Урана, спровоцировав бурный поток комет, направленный к Солнцу. Любопытно, что этот эпизод в эволюции Солнечной системы (называемый лунным катаклизмом или последней метеоритной бомбардировкой) закончился в то время, когда на Земле появились первые признаки жизни. Не создало ли это условий, в которых могла зародиться жизнь?

Последняя метеоритная бомбардировка и теория образования Луны в результате гигантского столкновения – два важных предлога, которые заставили ученых радикально пересмотреть картину эволюции Солнечной системы. В «до-аполлоновскую» эпоху планетологи относились к системе небесных тел, вращающихся вокруг Солнца, как к шестеренкам часового механизма: они просто вращаются рядом друг с другом, не сталкиваясь и не мешая друг другу. Теперь же стало понятно, что в планетной семье могут происходить поистине драматические события: как будто кто-то перетасовывает планеты как карты, при этом они могут слипнуться или, наоборот, разлететься из колоды. Столкновений не избежала ни одна из внутренних планет, и на примере Луны это видно особенно хорошо.

Без образцов грунта, доставленных с Луны, было бы невозможно прийти к этим выводам. Хранят ли лунные камни еще не открытые секреты? Приборы для определения возраста минералов становятся все изощреннее, теперь они способны узнать возраст мельчайших вкраплений в скальных породах. Новые методы определения возраста пород заставили нас по-новому взглянуть на датировку основных вех в истории Луны. В основном Луна сформировалась примерно 4,5 миллиарда лет назад, на 20–30 миллионов лет раньше, чем считалось. Последние океаны жидкой магмы затвердели около 4,417 миллиарда лет назад.

Остаются вопросы, на которые лунные камни с «Аполлонов» никогда не смогут ответить. Что ожидает нас на невидимой стороне Луны? Сможем ли мы воссоздать детальную картину потоков лавы, ставших базальтовым дном лунных морей? Удастся ли нам заполучить образцы пород, залегающих глубоко под поверхностью? Поиск ответов на эти вопросы дает нам мощный стимул для новых полетов на Луну.