Ученые находят воздействия астероидов на древнюю Землю, изучая Луну.

Международная группа ученых бросает вызов нашему пониманию части истории Земли, глядя на Луну, самую полную и доступную хронику столкновений астероидов, которые вырезали нашу солнечную систему.

В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science , команда показывает, что число ударов астероидов на Луну и Землю увеличилось в два-три раза, начиная примерно с 290 миллионов лет назад.

«Наше исследование предоставляет доказательства резкого изменения частоты ударов астероидов как на Земле, так и на Луне, которые произошли в конце палеозойской эры», — сказала ведущий автор Сара Мазруи, которая недавно получила степень доктора философии. в отделении наук о Земле на факультете искусств и наук в Университете Торонто (U of T). «Смысл в том, что с того времени мы были в период относительно высокого уровня ударов астероидов, который в 2,6 раза выше, чем это было до 290 миллионов лет назад».

Ранее предполагалось, что большинство более старых кратеров Земли, образованных в результате ударов астероидов, были стерты в результате эрозии и других геологических процессов. Но новое исследование показывает обратное.

«Относительная редкость больших кратеров на Земле старше 290 миллионов лет и моложе 650 миллионов лет объясняется не тем, что мы потеряли кратеры, а тем, что скорость удара за это время была ниже, чем сейчас», — сказала Ребекка Гент, сотрудник профессор кафедры наук о Земле У Т и один из соавторов статьи. «Мы ожидаем, что это будет интересно всем, кто интересуется историей воздействия Земли и Луны и той ролью, которую она могла бы сыграть в истории жизни на Земле».

Ученые на протяжении десятилетий пытались понять частоту попадания астероидов на Землю, используя радиометрические датировки камней вокруг них, чтобы определить их возраст. Но поскольку считалось, что эрозия привела к исчезновению некоторых кратеров, было трудно найти точную скорость удара и определить, изменилась ли она с течением времени.

Чтобы обойти эту проблему, нужно исследовать Луну, которая со временем поражается астероидами в тех же пропорциях, что и Земля. Но не было никакого способа определить возраст лунных кратеров, пока Лунный разведывательный орбитальный аппарат НАСА (LRO) не начал кружить вокруг Луны десять лет назад и изучать ее поверхность.

«Инструменты LRO позволили ученым взглянуть назад во времени на силы, которые сформировали Луну», — сказал Ноа Петро, ​​ученый проекта LRO, базирующийся в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА.

Используя данные LRO, команда смогла составить список возрастов всех лунных кратеров моложе, чем около миллиарда лет. Они сделали это, используя данные прибора LRO Diviner, радиометра, который измеряет тепло, излучаемое поверхностью Луны, для мониторинга скорости деградации молодых кратеров.

В лунную ночь камни излучают гораздо больше тепла, чем мелкозернистая почва, называемая реголит. Это позволяет ученым отличать породы от мелких частиц на тепловых изображениях. Ранее Гент использовал эту информацию для расчета скорости, с которой крупные камни вокруг молодых кратеров Луны — выбрасываемые на поверхность во время удара астероида — разрушаются в почве в результате постоянного дождя крошечных метеоритов в течение десятков миллионов лет. Используя эту идею, команда смогла рассчитать возраст для ранее не датированных лунных кратеров.

По сравнению с аналогичной временной шкалой кратеров Земли, они обнаружили, что два тела зафиксировали одинаковую историю бомбардировки астероидами.

«Стало ясно, что причина, по которой Земля имеет меньше старых кратеров в наиболее стабильных регионах, заключается в том, что скорость удара была ниже примерно до 290 миллионов лет назад», — сказал Уильям Боттке, эксперт по астероидам в Юго-западном исследовательском институте в Боулдере, штат Колорадо. и другой соавтор газеты. «Ответом на скорость удара Земли было смотреть всем прямо в лицо».

Причина скачка в скорости удара неизвестна, хотя исследователи предполагают, что это может быть связано с большими столкновениями, произошедшими более 300 миллионов лет назад в главном поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера. Такие события могут создать мусор, который может достичь внутренней солнечной системы.

Гент и ее коллеги нашли убедительные подтверждающие доказательства своих выводов благодаря сотрудничеству с Томасом Герноном, ученым-землистом из Университета Саутгемптона в Англии, который работает над наземным объектом, называемым кимберлитовыми трубками. Эти подземные трубы представляют собой давно потухшие вулканы, которые тянутся в форме моркови на пару километров ниже поверхности и находятся в некоторых наименее размытых регионах Земли в тех же местах, где сохранились ударные кратеры.

«Канадский щит содержит некоторые из наиболее хорошо сохранившихся и наиболее изученных на этой местности, а также некоторые из наиболее изученных крупных ударных кратеров», — сказал Мазруи.

Гернон показал, что кимберлитовые трубки, образовавшиеся около 650 миллионов лет назад, не подвергались сильной эрозии, что указывает на то, что крупные ударные кратеры, которые моложе этого на стабильных территориях, также должны быть неповрежденными.

«Вот как мы знаем, что эти кратеры представляют собой почти полную запись», — сказал Гент.

Хотя исследователи не были первыми, кто предположил, что частота ударов астероидов по Земле колебалась в течение последних миллиардов лет, они первыми продемонстрировали это статистически и количественно измерили скорость.

«Полученные данные могут также иметь значение для истории жизни на Земле, которая акцентируется событиями исчезновения и быстрой эволюцией новых видов», — сказал Гент. «Хотя силы, вызывающие эти события, сложны и могут включать в себя другие геологические причины, такие как крупные извержения вулканов в сочетании с биологическими факторами, воздействия астероидов, несомненно, сыграли свою роль в этой продолжающейся саге.

«Вопрос в том, может ли прогнозируемое изменение в воздействиях астероидов быть напрямую связано с событиями, которые произошли давно на Земле».

Полученные результаты описаны в исследовании «Поток ударов Земли и Луны увеличился в конце палеозоя», опубликованном в журнале Science .