Глава 03. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЗЕМЛИ И ЕЕ ДОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИСТОРИЯ (1119266), страница 9
Текст из файла (страница 9)
тяготеющие калюмосиликатам) элементы, в том числе уран и торий, распад которых и привел кнакоплению в лунных породах радиогенных изотопов свинца 206Pb, 207Pb и 208Pb.Планетарное расплавление Протолуны, сопровождавшееся существеннымперегревом ее вещества и возникновением в мантии интенсивных конвективныхдвижений, могло привести к усиленной дегазации протолунных (и лунных) недр и какследствие этого процесса к потере лунным веществом летучих элементов и соединений.По мнению специалистов, изучавших лунные породы, такое обеднение Луны летучимиэлементами является второй характерной и примечательной особенностью лунных пород.Так, эти породы оказались предельно сухими: содержание воды в них колеблется от 0,015до 0,046%; углерода в базальтах содержится около 0,006–0,007%; азота – 0,003; фтора –0,015; хлора – 0,0014% и т.д.Помимо аномалий содержания железа, сидерофильных и халькофильныхэлементов в Луне, другой наиболее примечательной геохимической особенностьюлунного вещества является высокая концентрация в нем титана – от 4,3 до 7,4%, чтопримерно на порядок превышает его концентрацию в земных океанических базальтах.82Помимо Ti в лунных породах наблюдается повышенная концентрация Cr, Zr, и Y, т.е.типично литофильных элементов.
Такое интересное явление, по-видимому, можнообъяснить только тем, что масса Протолуны, в недрах которой происходиламагматическая дифференциация первичного вещества, значительно превышала луннуюмассу, а сама Луна сформировалась только из внешнего приливного горба Протолуны, т.е.из ее внешней и обогащенной литофильными элементами части. Интересно отметить, чтоА. Рингвуд (1979) и ряд других исследователей, анализируя распространенность в лунныхпородах сидерофильных и халькофильных элементов, а также фосфора и вольфрама, ещеранее пришли к выводу, что процессы дифференциации лунного вещества развивались внедрах другого значительно более массивного тела, в котором возможно былообразование крупного железного ядра, составлявшего не менее 26% от массы планеты ипоглотившего в себя все эти элементы.
Только А. Рингвуд предполагал, что такимкосмическим телом являлась Земля (правда, предлагая для этого совершенно нереальныемеханизмы отделения Луны от Земли), а в рассматриваемой модели таким космическимтелом была Протолуна.Поскольку Земля и Луна возникли на близких исходных орбитах в виде двойнойпланеты, в общем кольцевом поясе пылевого облака Солнечной системы и черпали своевещество из единого источника однородного по составу протопланетного вещества, то,как показал А. Рингвуд, тесная генетическая связь по главным петрогенным элементаммежду лунным и земным веществом сохранилась достаточно четко (кроме титана, о чемуже говорилось выше), даже несмотря на различные пути дифференциации этих планет.Особенно это видно при сравнении лунных базальтов, из состава которых вычтен весьизбыточный ильменит, с толеитовыми базальтами срединно-океанических хребтов Земли.С рассматриваемых позиций их тесное генетическое родство по основнымпородообразующим окислам объясняется тем, что и те и другие возникли благодаряблизким процессам химико-плотностной дифференциации планетных недр одинаковогоисходного состава.
Только в лунных недрах такая дифференциация протекала благодаряполному плавлению вещества и за исключительно короткое время (всего за несколькотысяч лет), а на Земле этот процесс развивался при частичном плавлении мантийноговещества только в астеносфере и растянулся приблизительно на 4 млрд лет.Однако резкое различие в скоростях дифференциации планетных недр, вчастности, четко отразилось в специфике калий-урановых и калий-ториевых отношений влунных и земных базальтах. Так, судя по результатам анализов лунных пород из моряСпокойствия, лунные базальты характеризуются заметно более низкими отношениямиK/U ≈ 2,3·103 и K/Th ≈ 0,72·103, чем их современные земные аналоги, – соответственно(8,3–16,6)·103 и (2,1–2,8)·103. Связано это с тем, что за долгую историю дифференциацииземного вещества, происходившего одновременно с процессом формированияконтинентальной земной коры, торий и уран, как более подвижные элементы, в большеймере, чем калий, переместились из мантии в земную кору.
Лунные же базальтыунаследовали исходные отношения K/U и K/Th с наименьшими искажениями и менялисьсо временем только в зависимости от разной скорости распада элементов U и Th.Эволюция лунного магматизма. Одновременно с Протолуной и до этого воколоземное пространство должно было быть захвачено множество более мелкихпланетезималей и космических тел, сформировавших вокруг Земли рой более мелкихспутников, также вращавшихся вместе с Протолуной вокруг Протоземли.
Поэтому весьмавероятно, что в те далекие времена, подобно внешним планетам Солнечной системы, уЗемли на ее геоцентрических орбитах еще вращались многочисленные рои мелких исредних спутников, независимо сформировавшихся в околоземном пространстве. Все этиспутники и микролуны, окружавшие тогда Землю, как и сама Луна, должны былииспытывать на себе влияние земных приливов. Но поскольку после образования Лунымаксимальная угловая скорость вращения во всей геоцентрической планетно-спутниковой83системе была только у Земли, то начиная с этого времени все спутники системы, большиеи малые, стали отбрасываться приливными взаимодействиями в сторону от центральнойпланеты.
При этом, как уже отмечалось, скорость удаления спутника от Землипропорциональна его массе, поэтому массивные спутники, и прежде всего Луна,отодвигались тогда от Земли быстрее мелких.Это приводило к “выметанию” большими спутниками из околоземногопространства более мелких космических тел, неизбежно выпадавших на поверхностьсвоих более массивных соседей при сближениях и пересечениях их орбит.
Естественно,что Луна как самая массивная планета-спутник “выметала” все содержимое околоземногоспутникового роя эффективнее всех остальных его объектов, особенно в периоды своегонаиболее стремительного удаления от Земли на заре развития системы в катархее и враннем архее. Отсюда следует, что основное количество столкновений Луны с теламитакого роя должно было происходить только в течение двух сравнительно короткихпромежутков времени от 4,6 до 4,4 и от 4,0 до 3,6 млрд лет тому назад (см. рис. 3.5).Поскольку одновременно с Луной расширялись орбиты и остальных телоколоземного спутникового роя, причем со скоростями, пропорциональными их массам,то к моментам столкновения таких тел с Луной более массивные спутники успевалиотодвинуться от Земли на большие расстояния, чем мелкие.
Поэтому вначале (т.е. вкатархее) должны были происходить соударения Луны с телами малой или среднеймассы, тогда как на втором этапе удаления Луны от Земли (т.е. в раннем архее) – снаиболее крупными и массивными из оставшихся спутников, также успевших к этомувремени вырасти за счет поглощения ими более мелких тел спутникового роя. Посмотримтеперь, к каким последствиям для Луны могли приводить такие “бомбардировки” ееповерхности.Так, по рассматриваемой гипотезе Луна сформировалась из расплавленного исильно перегретого вещества внешнего приливного горба разрушенной на пределе Рошапервоначально более крупной планеты – Протолуны.
Поэтому лунные недра еще долгооставались перегретыми и расплавленными, а в ее центральных областях первичныерасплавы, по-видимому, сохраняются и до наших дней. Полное расплавление Луныпривело к эффективной гравитационной дифференциации лунного вещества, при которойее верхний слой толщиной около 80 км оказался сложенным наиболее легкими породами– анортозитами (ρ ≈ 2,7 г/см3).
Глубже должны были располагаться слои расплавленногобазальта (ρ ≈ 2,9 г/см3), подстилаемые снизу расплавами ультраосновного(коматиитового) состава, а в центре Луны могли сохраниться еще и остаткижелезоникелевого ядра. Кроме того, надо учитывать, что у молодой Луны была ещесравнительно тонкая литосфера, однако с течением времени благодаря ее остываниютолщина лунной литосферы постепенно увеличивалась и к настоящему времени онапревышает 500 км.Только за первый миллион лет своего существования Луна отодвинулась от Землис расстояния около 17 до 63 тыс.
км, т.е. на 46 тыс. км. Однако в это время толщиналунной литосферы еще не превышала 6 км, и поэтому все падавшие на нее метеоритныетела приблизительно километровых размеров легко раскалывали и пробивалипервозданную лунную литосферу, открывая тем самым доступ подлитосфернымрасплавам к ее поверхности. Но, как уже отмечалось, верхний слой расплавов тогдасостоял из наиболее легких дериватов первичного вещества, т.е. из анортозитовых магм.Именно они тогда и изливались на поверхность Луны.Дальнейшее удаление Луны от Земли также сопровождалось одновременным ипостепенным увеличением мощности лунной литосферы.
В результате со временем моглиее раскалывать и пробивать только все более крупные космические тела астероидногоразмера (в поперечнике более нескольких десятков километров). Большинство же мелких84тел бывшего околоземного спутникового роя оставляли на ее поверхности только следысвоего падения, испещряя, подобно оспе, лунную поверхность бесчисленными ударнымиворонками разного размера.Большей интенсивности анортозитового магматизма на первых этапахсуществования Луны способствовало и быстрое изменение формы ее поверхности. Так,вблизи предела Роша форма Луны еще представляла собой существенно вытянутыйэллипсоид, длинная (направленная к Земле) ось которого в два раза превышалапоперечные размеры спутника. Следовательно, приливные горбы Луны тогда достигали1300 км! По мере же удаления Луны от Земли ее форма быстро приближалась ксфероидальной, и уже примерно через 200 млн лет амплитуда приливных горбовуменьшилась до 0,5 км.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
