В 1960 г. американский ученый Юджин Шумейкер в своей кандидатской диссертации доказал, что эта километровая воронка появилась в результате столкновения с метеоритом. В основу доказательства Шумейкера легли крошечные кристаллы кварца, взятые со дна и стен воронки. Он изучил их под микроскопом и обнаружил четкие ударные трещины и кристаллические формы, которые могли появиться только в результате мощнейшей ударной волны, прошедшей через породу. Такие условия не возникают даже при самом свирепом извержении вулкана. Для них требуется гиперзвуковое событие: массивное тело, летящее со скоростью во много километров в секунду, или ядерный взрыв.
Железные фрагменты, которые находят на этой территории, являются обломками того, что получило название «метеорит Каньон-Дьябло» в честь прекратившего свое существование пристанционного городка в 20 км от кратера. Железные метеориты были среди первых объектов, отвердевших в молодой Солнечной системе; в самом деле, обломок метеорита Каньон-Дьябло был одним из пяти метеоритов, использованных Клэром Паттерсоном для уже упомянутого первого точного определения возраста Земли. Наши современники обшарили всю территорию вокруг Аризонского кратера с металлоискателями; в прошлом же тут попадались фрагменты массой до 500 кг. Большие слитки чистого железо-никелевого сплава вызывали священный трепет у людей каменного века, которые отродясь не видали даже мелких кусочков металла.
О том, что Кун-Бьютт, он же Аризонский метеоритный кратер, появился в результате падения метеорита, уже было известно к тому времени, когда началась подготовка к экспедициям «Аполлона», а Шумейкер стал одним из руководителей геологического направления тренировки астронавтов. Тем не менее его коллеги все еще ожесточенно спорили о происхождении лунных кратеров: возникли они в результате столкновений или из-за извержений вулканов. Самый уважаемый американский геолог ХIХ в. Гров Карл Джильберт пришел к выводу, что кратеры на Луне имеют ударное происхождение, но сам Аризонский кратер возник в результате извержения вулкана с выбросом пара, подобно расположенным неподалеку кратерам Сьерра-Пинакате на границе штата Аризона с Мексикой
[131]. Путаница в голове у Джильберта, как и ошибка Гука, в значительной степени сказались на истории этого вопроса, поскольку и тот и другой были величайшими геологами своего времени.
Готовясь к полетам, астронавты программы «Аполлон» проходили подготовку в кратерах пустынного Юго-Запада США; там же досконально проверялись космические скафандры и прочее оборудование. Отрабатывались выходы: на Луне у экипажа имелись считаные часы на то, чтобы выполнить целый ряд трудоемких задач, и поэтому вся деятельность астронавтов должна была быть тщательно отрепетирована. Целью Шумейкера было удостовериться, что астронавты, по основной своей специальности пилоты
[132], в достаточной мере знакомы с геологией, чтобы произвести точные, значимые с научной точки зрения наблюдения и принять правильные решения о том, какие образцы доставить на Землю.
Первые высадки на поверхность Луны включали в себя лишь выходы продолжительностью в несколько часов. Программы последующих экспедиций, все в большей степени сосредоточенных на научных задачах, включали «ночной» отдых и захватывающие поездки на лунных вездеходах. К запуску «Аполлона-14» астронавты освоили приемы поисковой геологии. Они размещали сейсмологические станции и закладывали пиротехнические заряды, которые подрывались с орбиты после того, как спускаемый модуль покинул Луну. Они устанавливали ретрорефлекторы, чтобы ученые с Земли могли замерить время, которое уйдет у лазерного луча на путь туда и обратно, и определить расстояние между Землей и Луной с точностью до миллиметров. Они загоняли в грунт метровые штыри, чтобы определить его несущую способность, и высверливали керны с помощью электробура. Они подбирались на лунных вездеходах к самому краю кратеров, ездили вдоль лунных каньонов и фиксировали все, что видели. Признаки ударного образования кратеров были повсюду, подобно тому, как в русле реки везде есть признаки водной эрозии. Образцы, заслуживавшие доставки на Землю, пришлось тщательно выбирать.
Геология лунных кратеров представляет собой палимпсест: самые старые и крупные из них перекрываются породой, извергнутой из чуть более новых, и так далее, как груда одеял на постели, которую никогда не убирают. Последние крупные кратеры, образовавшиеся поверх всего этого, наиболее заметны. Невооруженным глазом в темную ночь вы видите только Тихо – кратер диаметром 90 км, который выделяется, потому что яркие лучи от него расходятся по всей Луне. Эти лучи – выбросы породы от удара астероида вполовину меньше того, который убил динозавров. «Аполлон-16» совершил посадку внутрь одного из таких лучей, и астронавты собрали там образцы импактитов, которые датируются как образовавшиеся 108 млн лет назад – вероятно, это и есть возраст Тихо.
Мелкие кратеры формируются чаще всего, и установленная на искусственный спутник Луны камера высокого разрешения (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera, LROC) смогла зафиксировать появление одного такого кратера диаметром с плавательный бассейн, сделав снимки его района до и после столкновения. Кратер возник из-за удара космического тела размером с мяч для йоги, обладавшего энергией, эквивалентной одной тонне тротила. Было найдено и несколько более мелких новообразованных кратеров. Кратеры такого размера выглядят из космоса как углубления в центре паутины едва заметных лучей и неровностей поверхности. Выброшенные камни и пыль падают вокруг этих кратеров, как град осколков при взрыве бомбы, разлетаясь на расстояние в сотни диаметров кратера и в свою очередь поднимая мельчайший реголит. Сейсмические толчки расходятся от эпицентра и тоже будоражат поверхностную пыль, вызывая кратковременные оптические изменения, подобно книге, брошенной на пыльное покрывало. Где-нибудь на Луне такое происходит примерно каждый год.
На астероидах тоже есть кратеры, и самые большие из них могут быть размером почти с сам астероид. Необычный пример являет собой примитивный астероид Матильда диаметром в 60 км, у которого отсутствуют по крайней мере пять гигантских кусков (только на той половине, которую сфотографировал наш космический аппарат), причем каждый из них больше 20 км в поперечнике. Выглядит это так, будто астероид был атакован гигантской ложкой для мороженого. Мы пока пролетали только у одного из тысяч примитивных астероидов такого размера, поэтому на самом деле нельзя сказать, является ли он необычным. Возникновение кратеров Матильды в результате наносимых под случайным углом ударов астероидов диаметром в несколько километров (это похоже на ребенка, колотящего палкой по пиньяте) должно было привести к ее довольно быстрому вращению – по крайней мере, это следует из любых осмысленных расчетов. Но вместо этого Матильда практически замерла, совершая один оборот за 18 земных суток! Это один из самых медленно вращающихся объектов в Солнечной системе. Либо моменты импульса, набранные после каждого удара, каким-то образом погасили друг друга – вероятность этого составляет менее 1 %, – либо в процессе образования астероидных кратеров есть еще что-то такое, чего мы не понимаем.
