Введение
Геологическая система датирования Луны
Лунная геологическая временная шкала (или селенологическая временная шкала) разделяет историю Луны Земли на пять общепризнанных периодов: Коперниковский, Эратосфенский, Имбрийский (поздняя и ранняя эпохи), Нектарийский и Пренектарийский. Границы этой шкалы связаны с крупными импактными событиями, изменившими лунную поверхность, изменением частоты образования кратеров во времени и распределением размеров кратеров, перекрывающих геологические образования. Абсолютные возраста этих периодов были уточнены с помощью радиометрического датирования образцов, полученных с лунной поверхности. Однако возраст некоторых ключевых событий до сих пор вызывает споры, поскольку сопоставление образцов лунного реголита с геологическими образованиями на Луне затруднительно, а на большинство лунных радиометрических дат сильно повлияла интенсивная история бомбардировки.
Лунная стратиграфия
Основными геологическими процессами, которые изменили поверхность Луны, являются импактное кратерирование и вулканизм, и, используя стандартные стратиграфические принципы (такие как закон суперпозиции), можно упорядочить эти геологические события во времени. Ранее считалось, что базальты лунных морей могут представлять собой единую стратиграфическую единицу с уникальным возрастом, но сейчас признается, что вулканизм лунных морей был продолжающимся процессом, начавшимся уже 4,2 млрд лет назад (1 млрд лет = 1 миллиард лет) и продолжавшимся, возможно, до 1,2 млрд лет назад. Импактные события являются наиболее полезными для определения лунной стратиграфии, поскольку они многочисленны и происходят в геологический момент времени. Продолжающееся воздействие импактного кратерирования в течение длительных периодов времени количественно изменяет морфологию лунных форм рельефа, а степень эрозии формы рельефа также может быть использована для определения относительного возраста. Лунная геологическая шкала времени разделена на пять периодов (пренектарийский, нектарийский, имбрийский, эратосфенский и коперниковский), причем один из них (имбрийский) подразделяется на две эпохи. Эти деления геологического времени основаны на выделении удобных геоморфологических ориентиров и, следовательно, не должны подразумевать, что какие-либо фундаментальные изменения в геологических процессах произошли на этих границах. Луна уникальна в Солнечной системе тем, что это единственное тело (кроме Земли), для которого у нас есть образцы горных пород с известным геологическим контекстом. Сопоставляя возраст образцов, полученных в ходе миссий "Аполлон", с известными геологическими единицами, удалось определить абсолютный возраст некоторых из этих геологических периодов. Некоторые из возрастов лунной шкалы времени остаются неопределенными или оспариваются. Во многих лунных нагорьях невозможно различить материалы нектарийского и пренектарийского периодов, и эти отложения иногда обозначаются просто как преимбрийские.
Пре-нектарианский
Период до нектарийского времени определяется с момента формирования лунной коры и заканчивается временем нектарийского импактного события. Нектарис – многокольцевой ударный бассейн, образовавшийся на ближней стороне Луны, а его выбросы служат полезным стратиграфическим маркером. В этот период выделено 30 ударных бассейнов, самым древним из которых является бассейн Южный полюс – Эйткен. Этот геологический период неофициально подразделяется на криптическую группу и группы бассейнов 1–9.
Имбриан
Имбрийский период подразделяется на позднюю и раннюю эпохи. Ранний Имбрий определяется как период времени между образованием бассейнов Имбриум и Ориенталь. Считается, что бассейн Имбриум сформировался 3,85 миллиарда лет назад, хотя существует и альтернативное мнение, датирующее это событие 3,77 миллиарда лет назад. Бассейн Шрёдингера – единственный другой многокольцевой бассейн, относящийся к нижнему Имбрию по возрасту, и после этой эпохи крупных многокольцевых бассейнов не формировалось. Поздний Имбрий определяется как период времени между образованием бассейна Ориенталь и моментом, когда кратеры определенного размера (DL) были разрушены эрозионными процессами. Возраст бассейна Ориенталь не был установлен напрямую, однако он должен быть старше 3,72 миллиарда лет (исходя из возраста базальтов верхнего Имбрия) и мог достигать 3,84 миллиарда лет, судя по распределению частоты размеров кратеров, наложенных на отложения, выброшенные при образовании Ориенталя. Примерно две трети лунных базальтов изверглись в верхнеимбрийский период, причем многие из этих лавовых потоков заполнили впадины, связанные со старыми ударными бассейнами.
Эратосфенский
Основа эратосфенского периода определяется временем, когда кратеры на геологической единице определенного размера DL практически полностью стираются эрозионными процессами. Главным эрозионным фактором на Луне является само кратерирование, хотя сейсмические изменения также могут играть незначительную роль. Абсолютный возраст этой границы определен неточно, но обычно оценивается в 3,2 млрд лет. Более молодая граница этого периода определяется на основе наблюдения, что свежеобразованные материалы на лунной поверхности обычно яркие, и со временем темнеют под воздействием процессов космического выветривания. Практически, этот период изначально определялся как время, когда ударные кратеры теряют свои яркие лучевые системы. Однако это определение в последнее время подвергается критике, поскольку яркость некоторых лучей кратеров обусловлена их составом и не связана с интенсивностью космического выветривания. В частности, если выбросы из кратера, образовавшегося в нагорьях (состоящие из светлых анортозитов), отлагаются на участках лунной поверхности с низкой отражательной способностью (маре), они останутся яркими даже после воздействия космического выветривания.
Коперниковый
Коперниканский период — самый молодой геологический период Луны. Изначально для определения коперниканских отложений использовалось наличие яркой системы лучей, окружающих ударный кратер, но, как упоминалось выше, это усложняется наличием лучей, различающихся по составу. Основание коперниканского периода не совпадает с образованием кратера Коперник. Возраст основания коперниканского периода определен неточно, но обычно указываемое значение составляет 1,1 млрд лет. Коперниканский период продолжается и по сей день.
Отношение к геологической шкале времени Земли
Разделение лунной геологической шкалы времени основано на выделении нескольких удобных геоморфологических ориентиров. Хотя эти деления чрезвычайно полезны для упорядочивания геологических событий в относительном порядке, важно понимать, что границы не подразумевают каких-либо фундаментальных изменений геологических процессов. Более того, поскольку самые древние геологические периоды Луны основаны исключительно на времени отдельных событий импакта (в частности, Нектарис, Имбриум и Ориенталь), эти точечные события, скорее всего, не будут соответствовать каким-либо конкретным геологическим событиям на других планетах земной группы, таких как Меркурий, Венера, Земля или Марс. Тем не менее, по крайней мере одна значимая научная работа предлагала использовать лунную геологическую шкалу времени для подразделения гадейского эона геологической шкалы времени Земли. В частности, иногда встречается подразделение гадея на криптический, бассейны 1–9, нектарийский и ранний имбрийский периоды. Эта нотация не полностью соответствует вышеуказанной лунной геологической шкале времени, поскольку криптический период и бассейны 1–9 (оба из которых являются лишь неформальными терминами, не используемыми на геологических картах) охватывают пренектарийский период.