Супервулканы. Неожиданная правда о самых загадочных геологических образованиях Вселенной - Робин Джордж Эндрюс

она взглянула на Луну с орбиты, ее осенило: «Луна намного круче, чем многие считают. Мне кажется, мало кто знает, что там много вулканов».

Как показал LRO, большая часть древней застывшей лунной лавы стала напоминать швейцарский сыр в результате миллиардов лет падения метеоритов. Ученые считают, что смогли подсчитать примерное количество камней, которые пробили в ней дыры за последние несколько миллиардов лет, – в частности потому, что старые кратеры нечем размыть. Из этого следует, что поверхность с бо́льшим количеством отверстий старше, чем поверхность с меньшим количеством отверстий. Этот метод, известный как подсчет кратеров, позволяет ученым оценить возраст пород, к которым они никогда не смогут прикоснуться.

Более точный возраст можно установить по образцам «Аполлона» и метеоритам, которые содержат радиоактивные изотопы. Со временем они теряют частицы, распадаясь на различные элементы и выделяя при этом тепло. Каждый элемент распадается по-разному, причем каждый этап распада происходит в течение определенных, фиксированных периодов времени. Ученые могут изучить элемент, подсчитать, сколько этапов распада он прошел, и определить, как долго длился весь этот процесс. Таким образом, радиоактивные элементы в горных породах – это своего рода секундомеры.

Вся эта информация вводится в компьютерные модели, и с помощью математических формул выдается результат. Но наше представление о Луне по-прежнему зиждется на фундаменте тех лунных образцов «Аполлона». А эти образцы, к сожалению, не такие уж и надежные.

Мари Хендерсон всегда любила миссии «Аполлон», еще с тех времен, когда впервые узнала о них в детстве. Этот энтузиазм она пронесла через всю жизнь и воплотила в своей докторской диссертации, которую на момент нашего разговора вот-вот защитит в Университете Пердью. Ее диссертация была тщательно продумана: она выбрала для изучения интересные места на Луне, которые в будущем, вероятно, захотят посетить астронавты. В идеале она сама должна стать одной из тех, кто отправится на Луну. Можно подумать, что она высоко ценит именно те места, где высаживались астронавты «Аполлона», особенно если учесть, что большинство из них находились в застывших лавовых морях, таких как Mare Tranquillitatis.

Но это не так.

«Не то чтобы они были такими уж скучными, – говорит она, – но по сути так и есть».

Места посадки были выбраны отчасти из-за плоского рельефа. Большинство из них состоит примерно из одной и той же породы – базальта, и все находятся на относительно небольшом участке видимой стороны Луны. Количество образцов, которые у нас есть, не просто ограничено – они к тому же не так уж сильно отличаются друг от друга.

Представьте, что вы – инопланетный геолог, посетивший Землю, чтобы собрать несколько пород для изучения планеты. Вместо того чтобы брать образцы отовсюду, вы отправились только на плоские бескрайние равнины австралийской глубинки или Сибири. Ваш инопланетный босс-геолог вряд ли был бы доволен таким результатом. С помощью этих образцов вам едва ли удастся узнать что-то важное о многомиллиардной истории планеты. То же самое относится и к нашим начинаниям на Луне. Или, как говорит Джошуа Снейп, планетарный геолог из Амстердамского свободного университета: «Если бы мы изучали Землю по таким маленьким образцам, мы бы спятили».

Какими бы серьезными ни были ваши представления о Луне, они точно не полные. «Модели – это здорово, и они говорят нам то, чего не могут сказать образцы, – рассказывает Зиглер. – Но без образцов, которые подтверждают истинность моделей, ответ будет таким, каким вы хотите его видеть».

Наука о Земле и наука о планетах – это, как говорится, две большие разницы. «Здесь нужно быть готовым к некоторой неопределенности и использовать воображение, чтобы заполнять пробелы», – говорит Хендерсон.

А поскольку в жизни нет ничего справедливого, самый большой пробел в нашем понимании Луны и ее древних вулканов кроется в самом начале ее истории.

Можно написать целые книги о возможных сценариях происхождения Луны. Никто не может сказать наверняка, откуда она взялась, что само по себе странно. Есть несколько соперничающих идей: Земля и Луна образовались одновременно из облака пара, или длинный шлейф метеоров отколол от нашей планеты куски, из которых потом образовалась Луна [4]. Для удобства начнем с самой простой идеи: это повышает вероятность, что она окажется верной, поскольку Вселенная не любит лишних сложностей. Нам также будет проще объяснить важнейшую особенность лунных образцов: лунные и земные породы имеют очень похожие химические сигнатуры. Это говорит о том, что в основном они состоят из одного и того же материала.

Так вот, 4,5 миллиарда лет назад, вскоре после того, как Земля сформировалась из космических камней, слившихся воедино под действием собственной огромной гравитации, в нее врезалась протопланета размером с Марс. В результате на орбиту вокруг нашей эмбриональной планеты вылетела целая спираль обломков, которые в конечном итоге слились воедино и образовали Луну. Этот протомир-вторженец получил имя древнегреческой богини Тейи, матери Селены, олицетворяющей Луну.

После исследований с применением имитационных моделей выяснилось, что Луна состоит в основном из обломков Тейи [5], а не Земли, как ранее показали образцы с «Аполлона». Но недавнее исследование, возможно, разрешило этот парадокс. Земля сразу после своего возникновения была покрыта всеобъемлющим океаном магмы. Все было расплавленной породой. И большинство так называемых «ударных моделей формирования Луны» этого не учитывали. Иначе оказалось бы, что образовавшаяся Луна на 70 % состоит из земного материала [6], как и можно предположить по имеющимся образцам.

Споры продолжаются, и ко всем, кто с полной уверенностью утверждает что-либо о происхождении Луны, относятся скептически. «Попытка воссоздать какой-либо процесс, происходивший 4,5 миллиарда лет назад, на основе горстки камней – это… как минимум сложно», – утверждает Дэн Мориарти, который изучает странные лунные структуры в Центре космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд.

«Ударная гипотеза» по-своему логична. На заре существования Солнечной системы, когда планеты еще только формировались, огромные куски породы то и дело врезались друг в друга.

Но простое объяснение – не обязательно истинное.

Для того чтобы объяснить структуру пространства-времени, Эйнштейну пришлось изложить принципы гравитации с помощью множества проверяемых уравнений. Все это очень элегантно и довольно сложно – и совершенно бесспорно, – но впереди еще много работы: ученые до сих пор не обнаружили частицы, ответственные за существование гравитации. «Ньютону достаточно было просто сказать, что гравитация существует, и он был прославлен на века, потому что раньше никто этого не говорил, – рассказывает Лора Кербер, планетолог из Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния. – Примерно то же самое сегодня можно сказать о планетологии. Типа, никто раньше не изучал Луну как следует, поэтому если ты говоришь о ней очень простые вещи, то