Ученые пересматривают историю крупнейшего лунного кратера перед высадкой «Артемиды»
Новое исследование заставляет ученых пересмотреть то, что они знают о бассейне Южный полюс — Эйткен на Луне, именно в этом месте миссия NASA «Артемида» планирует высадить астронавтов в ближайшие годы. Когда «Артемида» совершит посадку, ученые могут окунуться в поиск ключей к происхождению Луны, говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature под руководством Джеффри Эндрюса-Ханны из Университета Аризоны. Посадка на сильно кратерированную обратную сторону Луны предоставит исследователям возможность понять силы, создавшие её контраст с относительно гладкой видимой стороной, где десятилетия назад прилунялась программа «Аполлон».
Бассейн Южный полюс — Эйткен был образован в результате удара астероида, пролетавшего через раннюю Солнечную систему, по обратной стороне Луны. Этот кратер протяженностью около 1930 на 1600 километров имеет продолговатую форму, вытянутую больше с севера на юг, чем с востока на запад, что указывает на скользящий удар, а не на лобовое столкновение. В новом исследовании Эндрюс-Ханна и его команда обнаружили, что каплевидное сужение, образующееся при движении астероида по траектории, является обычным явлением для ударных структур по всей Солнечной системе. Когда они применили это открытие к бассейну Южный полюс — Эйткен, оно вступило в противоречие с давними предположениями о формировании этого кратера.
До сих пор считалось, что бассейн был образован астероидом, прилетевшим с юга. Однако сужение, явно заметное на месте удара, в свете нового исследования указывает на то, что астероид на самом деле двигался с севера. Причина этого в том, что направление движения привело бы к отложению материала, выброшенного скользящим ударом, на дальнем конце бассейна. Это меняет текущее понимание учеными предлагаемого района посадки «Артемиды» и их ожидания от находок там. Это означает, что миссии «Артемида» будут прилуняться на дальнем краю бассейна — лучшем месте для изучения самого большого и древнего ударного бассейна Луны, где должна быть собрана большая часть выбросов, материала из глубоких недр лунных недр.
Чтобы подкрепить свои выводы, команда провела дальнейший топографический анализ, направленный на толщину коры и состав поверхности, что имеет последствия для нашего понимания внутренней структуры и эволюции Луны. Традиционное понимание заключалось в том, что энергия от формирования Луны расплавила ее поверхность в глобальный океан магмы. Когда поверхность наконец остыла и затвердела, исследователи ожидали, что тяжелые минералы опустились в мантию, оставив более легкие минералы в коре. Однако были некоторые странные исключения из этого правила. Горстка элементов осталась в последнем расплавленном «супе», представлявшем собой последний остаток океана магмы. Эти элементы включали калий, редкоземельные элементы и фосфор, которые коллективно обозначаются аббревиатурой KREEP. Команда Эндрюса-Ханны обнаружила, что элементы KREEP были гораздо более распространены на гладкой видимой стороне Луны.
Миллионы лет охлаждения в конечном итоге превратили океан магмы в твердую породу, разделенную на кору и мантию. Богатый KREEP материал действовал как буфер, небольшое количество все еще жидкой магмы, скрытой между корой и мантией. Весь богатый KREEP материал и теплопроизводящие элементы каким-то образом сконцентрировались на видимой стороне Луны, вызывая ее нагрев и приводя к интенсивному вулканизму, который сформировал темные вулканические равнины, создающие знакомый «лик» Луны при взгляде с Земли.
Причины преобладания элементов KREEP на видимой стороне Луны озадачивали ученых. Одним из движущих факторов, по словам Эндрюса-Ханны, может быть другой элемент асимметрии Луны: ее более тонкая кора на видимой стороне. Считается, что этот дисбаланс способствовал тому, как эволюционировала Луна. Поддерживает теорию команды концентрация радиоактивного тория, присутствующая в западной части выбросов от удара, которая отсутствует в восточной части. Такая находка указывает на то, что удар произвел разрыв на поверхности Луны на границе между последними резервуарами расплавленного KREEP и уже затвердевшей корой.
Образцы, доставленные миссией «Артемида», помогут исследователям, таким как Эндрюс-Ханна, продолжать разгадывать тайны лунной эволюции. Некоторые из наиболее важных материалов для их работы, такие как торий, легко обнаружить на лунной поверхности, однако для более тщательного анализа потребуется прямой доступ к образцам. Эти образцы будут проанализированы учеными по всему миру, и наше исследование показывает, что эти образцы могут раскрыть еще больше о ранней эволюции Луны, чем предполагалось ранее.