На Луне нашли следы бассейна, который может быть старше Южного полюса — Эйткена
Повторный анализ данных индийского аппарата Chandrayaan-1 выявил новые свидетельства существования огромного древнего ударного бассейна на Луне, очертания которого практически исчезли за миллиарды лет геологической истории. Исследователи обнаружили вокруг Моря Южного кольцевое распределение ортопироксена — минерала, который может происходить из глубоких слоёв лунной коры или верхней мантии. По оценке авторов, бассейн Australe мог сформироваться одновременно с бассейном Южный полюс — Эйткен или даже раньше него, то есть более 4 млрд лет назад.
Исследование провели Неха Панвар, Твиша Кападия и Нирадж Шривастава из Лаборатории физических исследований в Ахмедабаде. Они использовали данные инфракрасного спектрометра Moon Mineralogy Mapper, или M³, установленного на Chandrayaan-1. Прибор NASA картировал минералогический состав поверхности Луны в диапазоне длин волн от 405 до 3000 нанометров с пространственным разрешением примерно от 140 до 280 метров на пиксель.
Море Южное представляет собой необычную вулканическую область диаметром около 1000 километров на границе видимой и обратной сторон Луны. Здесь известно 248 отдельных участков древних базальтовых лав, расположенных приблизительно по окружности. Такое распределение давно указывало на возможность существования крупного ударного бассейна, однако его чёткие границы не обнаруживались ни по рельефу, ни по гравитационным данным.
Анализ спектров M³ показал, что вокруг Моря Южного также образуется кольцо участков, богатых ортопироксеном. Этот минерал обычно связывают с материалом нижней коры или мантии, который крупные столкновения способны выбрасывать с большой глубины и оставлять вдоль колец ударных бассейнов.
Связь оказалась заметной и статистически. Из 254 спектров группы, характеризующейся преобладанием ортопироксена, 96 — около 38% — находятся не дальше 50 километров от предполагаемого кольца бассейна Australe. Максимальная плотность таких спектральных сигналов также приходится на эту область.
При этом внутри региона существует ещё один крупный объект — бассейн Australe North диаметром около 880 километров, ранее выявленный по данным гравитационной миссии GRAIL. Часть найденных участков ортопироксена совпадает с его кольцом. Авторы считают это дополнительным свидетельством того, что регион пережил как минимум два крупных древних столкновения.
Возраст предполагаемого бассейна Australe исследователи оценивают по косвенным минералогическим признакам. Вдоль его кольца не удалось обнаружить чистую анортозитовую породу, связанную с первичной лунной корой, сформировавшейся при затвердевании глобального океана магмы молодой Луны. У более молодых ударных бассейнов такие обнажения встречаются значительно чаще.
Одно из объяснений состоит в том, что столкновение произошло ещё до полного затвердевания лунного океана магмы. В этом случае бассейн Australe может быть ровесником бассейна Южный полюс — Эйткен, сформировавшегося около 4,25 млрд лет назад, или оказаться ещё древнее. Авторы также допускают другое объяснение: спектральный сигнал анортозита мог быть скрыт примесью пироксенов, поэтому одного отсутствия этого минерала недостаточно для точной датировки бассейна.
Очень раннее образование может объяснить и отсутствие хорошо сохранившегося рельефа. Если гигантское столкновение произошло, когда лунная кора ещё оставалась горячей и не полностью затвердевшей, последующая перестройка недр могла значительно ослабить характерные топографические и гравитационные следы бассейна. Подобный механизм ранее рассматривался для древнейших структур Луны.
Необычным оказался и состав базальтов Моря Южного. В большинстве лунных морей базальты богаты пироксенами с высоким содержанием кальция, тогда как здесь преобладают разновидности с низким и промежуточным содержанием кальция. По составу они наиболее близки к вулканическим породам аномальной области внутри бассейна Южный полюс — Эйткен.
Этот минералогический состав сохранялся на протяжении очень длительного периода вулканической активности. Исследованные базальты Моря Южного извергались примерно от 3,9 млрд до 1 млрд лет назад, однако их основные минералогические характеристики оставались похожими. Авторы связывают это с существованием долговечного источника магмы, состав которого менялся сравнительно мало.
Полученные результаты показывают, что древние ударные бассейны Луны можно искать не только по сохранившимся кратерам, кольцам и гравитационным аномалиям. Даже после исчезновения их первоначального рельефа след крупного столкновения может сохраняться в распределении минералов, поднятых из глубоких слоёв лунной коры. Для уточнения строения и истории региона Australe исследователи предлагают провести дополнительные геохимические и геодинамические расчёты.
Исследование в журнале The Planetary Science Journal.