Пізнє важке бомбардування або місячний катаклізм — гіпотетична астрономічна подія, яка, як вважають, відбулася приблизно 4,1–3,8 млрд років тому, у період, що відповідає земним ерам неогадею та еоархею. Згідно з цією гіпотезою, протягом цього інтервалу непропорційно велика кількість астероїдів і комет зіткнулася із планетами земної групи та їхніми природними супутниками у внутрішній Сонячній системі, зокрема з Меркурієм, Венерою, Землею (та Місяцем) і Марсом. Джерелом цих тіл були як післяакреційні популяції ударників, так і популяції, породжені нестійкістю планетних орбіт. Хоча ця гіпотеза набула широкого визнання, остаточних доказів її справедливості досі немає.
Свідчення на користь пізнього важкого бомбардування походять зі зразків місячних порід із місячних кратерів, доставлених астронавтами програми «Аполлон». Ізотопне датування показало, що ці породи востаннє перебували в розплавленому стані внаслідок ударних подій у доволі вузькому часовому інтервалі, що свідчить про утворення значної частини кратерів саме в цей період. Кілька гіпотез намагаються пояснити цей очевидний сплеск потоку ударників у внутрішній Сонячній системі, але єдиної думки поки що немає. Популярна серед фахівців із планетології модель Ніцци припускає, що планети-гіганти зазнали орбітальної міграції, розсіявши об'єкти з поясу астероїдів, поясу Койпера або з обох цих регіонів на ексцентричні орбіти, які перетинали орбіти планет земної групи.
Деякі дослідники ставлять під сумнів саме існування важкого бомбардування, стверджуючи, наприклад, що видиме групування віків місячних порід є статистичним артефактом, спричиненим аналізом зразків, розкиданих одним великим ударом. Низка свідчень натомість вказує на триваліший період місячного бомбардування, який міг тривати приблизно від 4,2 до 3,5 млрд років тому.
Свідчення на користь пізнього важкого бомбардування Основним свідченням місячного пізнього важкого бомбардування є радіометричний вік останнього розплавлення порід, зібраних під час місій «Аполлон». Вважають, що більшість цих ударних розплавів утворилася внаслідок зіткнення з астероїдами або кометами розміром у десятки кілометрів, які сформували ударні кратери діаметром у сотні кілометрів. Місця посадки «Аполлона-15», «Аполлона-16» та «Аполлона-17» обрали через їхню близькість відповідно до ударних басейнів Моря Дощів, Моря Нектару і Моря Ясності.
Концентрація оцінок віків останнього розплавлення цих ударних басейнів у проміжку приблизно від 3,8 до 4,1 млрд років тому спонукало дослідників припустити, що ці значення відображають період інтенсивного бомбардування Місяця. Вони назвали його «місячним катаклізмом» і припустили, що близько 3,9 млрд років тому швидкість бомбардування Місяця різко зросла. Якщо ці віки останнього розплавлення відповідають моментам утворення трьох зазначених басейнів, то протягом короткого проміжку часу сформувалися не лише вони, а й багато інших басейнів, про що свідчать стратиграфічні дані. На той час ця гіпотеза вважалася суперечливою.
З появою нових даних, особливо отриманих із місячних метеоритів, ця гіпотеза набула більшої популярності, хоча й досі залишається дискусійною. Вважають, що місячні метеорити випадковим чином представляють різні ділянки місячної поверхні, і принаймні деякі з них мають походити з регіонів, віддалених від місць посадки місій «Аполлон». Багато місячних метеоритів з польового шпату, імовірно, походять зі зворотного боку Місяця, а вік їхнього останнього розплавлення нещодавно визначили. На узгодження з гіпотезою пізнього важкого бомбардування, жоден із цих віків не виявився старшим приблизно за 3,9 млрд років. Проте ці віки не утворюють чіткого скупчення біля цієї дати, а розподілені в інтервалі від 2,5 до 3,9 млрд років.
Датування говардитно-евкритно-діогенітних метеоритів (HED-метеоритів), а також метеоритів типу , що походять із поясу астероїдів, виявило різний вік в діапазоні 3,4–4,1 млрд років і більш ранній пік близько 4,5 млрд років. Віки 3,4–4,1 млрд років інтерпретують як свідчення зростання швидкостей зіткнень, оскільки комп'ютерне моделювання за допомогою гідродинамічних кодів — Compares computer software for modelling asteroid / planetessmial impacts based on deformable rigid bodies (Lagrangian) and fluid-like rubble-piles (Eulerian). показує, що об'єм ударного розплаву зростає у 100—1000 разів при збільшенні швидкості зіткнення від середнього сучасного значення в поясі астероїдів (5 км/с) до 10 км/с. Для швидкостей понад 10 км/с потрібні або дуже великі нахили орбіт, або значні ексцентриситети астероїдів на орбітах, що перетинають орбіти планет. Такі об'єкти рідкісні в сучасному поясі астероїдів, однак їхня кількість суттєво зростала б унаслідок зміщення резонансів, спричиненого міграцією планет-гігантів.
Дослідження розподілу розмірів кратерів на місячних височинах свідчать, що під час пізнього важкого бомбардування одна й та сама популяція тіл бомбардувала і Меркурій, і Місяць. Якщо згасання пізнього важкого бомбардування на Меркурії відбувалося за тим самим сценарієм, що й на Місяці, то наймолодший великий басейн, який вдалося виявити, — Рівнина Спеки — має вік, близький до віку наймолодших великих місячних басейнів, Моря Східного та Моря Дощів, а всі геологічні утворення на рівнинах старші за 3 млрд років.
Критика гіпотези пізнього важкого бомбардування Хоча останніми десятиліттями гіпотеза пізнього важкого бомбардування стала популярнішою, особливо серед дослідників динаміки, які запропонували можливі механізми такого явища, вона й досі залишається суперечливою та спирається на дискусійні припущення. Основні заперечення полягають у тому, що: (1) подібність віків ударних подій може бути артефактом, спричиненим відбором викидів лише з одного басейну; (2) відсутність порід з віком останнього розплавлення понад приблизно 4,1 млрд років пов'язана з тим, що всі такі зразки були або подрібнені, або їхній вік «обнулили» пізніші ударні розплавлення.
Перше зауваження стосується походження останнього розплавлення порід, зібраних у місцях посадки місій «Аполлон». Хоча зазвичай вважають, що ці ударні розплави походять із найближчого до місця відбору басейну, висловлюють припущення, що значна частина з них насправді може походити з басейну Моря Дощів. Море Дощів є наймолодшим і найбільшим серед багатокільцевих басейнів, розташованих у центральній частині видимого боку Місяця. Кількісне моделювання показує, що значні обсяги викидів від цієї події мали потрапити до всіх місць посадки місій «Аполлон». Згідно з цією альтернативною гіпотезою, скупчення віків ударних розплавів поблизу 3,9 млрд років просто відображає відбір матеріалу від однієї ударної події, а не від кількох. Додаткова критика полягає в тому, що пік віків на рівні 3,9 млрд років, виявлений методом датування 40Ar/39Ar, також може бути наслідком епізодичного раннього формування кори з подальшою частковою втратою 40Ar у міру зменшення інтенсивності ударних подій.
Друге зауваження стосується значення відсутності порід з віком останнього розплавлення понад приблизно 4,1 млрд років. Одне з пояснень цього явища, яке не потребує припущення про пізнє важке бомбардування, полягає в тому, що породи з таким давнім останнім розплавленням справді існували, але їхній радіометричний вік повністю змінився під впливом безперервного кратероутворення протягом останніх 4 млрд років. Крім того, можливо, що всі ці гіпотетичні зразки були подрібнені до настільки малих розмірів, що визначити їхній вік стандартними методами радіометричного датування вже неможливо. Науковці продовжують досліджувати історію бомбардування Місяця, прагнучи точніше відтворити історію внутрішньої Сонячної системи.
Геологічні наслідки для Землі
Якщо на Місяці справді відбулася катастрофічна подія кратероутворення, то вона мала вплинути і на Землю. Екстраполяція темпів утворення місячних кратерів на Землю для цього періоду дає змогу оцінити, що тоді мало утворитися: 22 000 або більше ударних кратерів діаметром понад 20 км, близько 40 ударних басейнів діаметром близько 1000 км, кілька ударних басейнів діаметром близько 5000 км.
До появи гіпотези пізнє важке бомбардування геологи зазвичай вважали, що Земля залишалася розплавленою приблизно до 3,8 млрд років тому. Цю дату знаходили серед багатьох найстаріших відомих порід у різних регіонах світу, і вона, здавалося, позначала чітку межу, старших за яку порід не існує. Такі датування залишалися досить сталими навіть при використанні різних методів визначення віку, зокрема системи, яку вважають найточнішою та найменш чутливою до впливу середовища, — уран-свинцевого датування цирконів. Оскільки старіших порід не вдавалося знайти, зазвичай припускали, що Земля залишалася розплавленою до цього часу, а ця дата визначала межу між раннім Гадейським і пізнішим архейським еонами. Проте 1999 року найдавнішу відому породу Землі датували віком 4,031 ± 0,003 млрд років; вона належить до комплексу Акастівських гнейсів у на північному заході Канади.
Старіші породи все ж можна знайти у вигляді уламків астероїдів, що падають на Землю як метеорити. Подібно до земних порід, астероїди також демонструють чітку межу віку близько 4,6 млрд років, яку вважають часом утворення перших твердих тіл у протопланетному диску навколо молодого Сонця. Таким чином, гадей охоплював період між формуванням цих ранніх порід у космосі та остаточним затвердінням земної кори приблизно через 700 млн років. До цього часу належали акреція планет із диска та поступове охолодження Землі до твердого стану в міру вивільнення гравітаційної потенціальної енергії акреції.
Подальші розрахунки показали, що швидкість стискання та охолодження залежить від розміру кам'янистого тіла. Масштабування цих процесів для об'єкта з масою Землі дало дуже швидке охолодження, яке потребувало лише близько 100 млн роківLithosphere-Hydrosphere Interactions on the Hadean (>4 Ga) Earth, covers many of the Hadean issues and timelines in depth. Розбіжність між спостереженнями та теорією тоді становила серйозну проблему.
пізнє важке бомбардування пропонує можливе пояснення цієї аномалії. Згідно з цією моделлю, породи віком близько 3,8 млрд років затверділи лише після того, як значна частина кори була зруйнована внаслідок пізнього важкого бомбардування. Разом гнейси Акаста в Північноамериканському кратонному щиті та гнейси з району у складі терейну Наррієр-Гнейс у Західній Австралії є найдавнішими континентальними фрагментами Землі, однак вони, імовірно, сформувалися вже після пізнє важке бомбардування. Найдавніший із датованих земних мінералів — циркон віком 4,404 млрд років із Джек-Гіллс — передує цій події, але, найімовірніше, є уламком кори, що зберігся з допізньобомбардувального часу й міститься в набагато молодшій породі (віком близько 3,8 млрд років).
Циркон із Джек-Гіллс спричинив перегляд уявлень про гадейський еонRevising Earth's Early History. У старіших джерелах гадейську Землю зазвичай зображували як планету з розплавленою поверхнею та численними вулканами. Сама назва «гадей» відсилає до «пекельних» умов, які, як вважали, тоді панували на Землі, від грецького Аїд. Датування цирконів дало підстави припустити, хоча це й залишається предметом дискусій, що поверхня Землі в гадеї була твердою, мала помірний клімат і була вкрита кислими океанами. Таке уявлення ґрунтується на наявності певних ізотопних співвідношень, які свідчать про існування водної хімії ще до формування найдавніших відомих порід.