Луна как банка газировки в морозилке. Учёные объяснили её асимметрию простой аналогией
NewsMakerТеория «капли» и данные по торию указывают на лучший край для первой экспедиции Artemis.
Новое исследование заставляет по-новому взглянуть на бассейн Южный полюс — Эйткен на обратной стороне Луны, туда в ближайшие годы планируют высадить астронавтов миссии NASA Artemis. Авторы работы, опубликованной в журнале Nature под руководством Джеффри Эндрюс-Ханны из Университета Аризоны, считают, что посадка в этом регионе даст редкую возможность разобраться в происхождении Луны и в том, почему ее обратная сторона покрыта кратерами, а видимая с Земли сторона выглядит намного ровнее, как это видели участники программы Apollo.
Гигантский эллиптический кратер Южный полюс — Эйткен возник после удара астероида по древней Луне. Его размеры около 1 900 на 1 600 километров, вытянутость сильнее выражена с севера на юг, что указывает не на лобовой удар, а на скользящий. Команда обратила внимание на характерное сужение формы, напоминающее каплю, которое встречается у ударных структур по всему Солнечному миру. Когда этот признак применили к бассейну на Луне, выяснилось, что прежние представления о направлении полета астероида были неверны. Вместо того чтобы прилететь с юга, как считалось, объект двигался с севера, а основная масса выброшенного материала осела на «продолете», в дальнем конце бассейна. Это меняет исходные ожидания от района посадки Artemis и перечень находок, на которые там стоит рассчитывать.
По словам Эндрюс-Ханны, миссии Artemis окажутся на дальнем борту огромного ударного бассейна, то есть в месте, где должно лежать больше всего выбросов из глубинных слоев Луны. Такой участок особенно ценен для изучения самой крупной и одной из самых древних ударных структур спутника Земли.
Схожие формы ударных бассейнов ученые видят не только на Луне. Похожие закономерности проявляются у марсианского Эллады и у бассейна Спутник на Плутоне, что укрепляет уверенность в универсальности найденного признака. Далее исследователи перешли к топографическому разбору, сопоставили рельеф с толщиной коры и составом поверхности. Эти данные помогают уточнить строение недр Луны и ее эволюцию.
Классическая картина говорит, что после формирования Луны ее поверхность была расплавлена и превратилась в глобальный магматический океан. При остывании тяжелые минералы ушли в мантию, легкие сформировали кору. Но оставались исключения. В последнем остатке расплава концентрировались калий, редкоземельные элементы и фосфор, их объединяют под аббревиатурой KREEP. Команда показала, что KREEP заметно чаще встречается на гладкой, обращенной к Земле стороне Луны. Эндрюс-Ханна сравнивает это с банкой газировки в морозилке, где вода замерзает быстрее, а сироп с сахаром дольше остается жидким и собирается в небольших объемах, сдвигая баланс состава.
После многомиллионолетнего охлаждения магматический океан затвердел, появились кора и мантия, а KREEP-богатый материал долго оставался тонкой прослойкой расплава между ними. На видимой стороне он в итоге сосредоточился вместе с элементами, которые выделяют тепло, что подогрело недра и запустило мощный вулканизм. Так появились темные лавовые равнины, из которых складывается привычный рисунок лунного «лица». Почему эти элементы сместились именно туда, долго оставалось загадкой. Одна из причин, на которую указывает команда, связана с асимметрией по толщине коры. Когда кора на обратной стороне росла быстрее, остатки расплава будто выдавливало в сторону видимой полусферы, как пасту из тюбика, пока основная часть не оказалась на ближней стороне.
С этой картиной хорошо согласуются наблюдения за радиоактивным торием. Его повышенные концентрации нашли на западной части покрова выбросов вокруг бассейна Южный полюс — Эйткен, тогда как на востоке такого сигнала нет. Такой рисунок намекает на то, что удар пришелся в область границы между последними «лужами» KREEP-расплава и уже затвердевшей корой и прорвал эту границу, разбросав материал. Если эта интерпретация верна, Artemis получит доступ к уникальным породам, которые поднимались с глубины и не претерпели сильных изменений с момента формирования Луны.
Для ученых это означает не только корректировку траектории древнего столкновения. Речь идет об уточнении всей истории тепловой эволюции Луны и механики ее асимметрии. Посадка в районе SPA превращается в возможность заглянуть под кору без бурения. Именно поэтому выбор площадки выглядит удачным, а предстоящие образцы и измерения могут неожиданно расширить наше понимание ранней Солнечной системы и того, как возникли различия между двумя лунными полушариями.
Новое исследование заставляет по-новому взглянуть на бассейн Южный полюс — Эйткен на обратной стороне Луны, туда в ближайшие годы планируют высадить астронавтов миссии NASA Artemis. Авторы работы, опубликованной в журнале Nature под руководством Джеффри Эндрюс-Ханны из Университета Аризоны, считают, что посадка в этом регионе даст редкую возможность разобраться в происхождении Луны и в том, почему ее обратная сторона покрыта кратерами, а видимая с Земли сторона выглядит намного ровнее, как это видели участники программы Apollo.
Гигантский эллиптический кратер Южный полюс — Эйткен возник после удара астероида по древней Луне. Его размеры около 1 900 на 1 600 километров, вытянутость сильнее выражена с севера на юг, что указывает не на лобовой удар, а на скользящий. Команда обратила внимание на характерное сужение формы, напоминающее каплю, которое встречается у ударных структур по всему Солнечному миру. Когда этот признак применили к бассейну на Луне, выяснилось, что прежние представления о направлении полета астероида были неверны. Вместо того чтобы прилететь с юга, как считалось, объект двигался с севера, а основная масса выброшенного материала осела на «продолете», в дальнем конце бассейна. Это меняет исходные ожидания от района посадки Artemis и перечень находок, на которые там стоит рассчитывать.
По словам Эндрюс-Ханны, миссии Artemis окажутся на дальнем борту огромного ударного бассейна, то есть в месте, где должно лежать больше всего выбросов из глубинных слоев Луны. Такой участок особенно ценен для изучения самой крупной и одной из самых древних ударных структур спутника Земли.
Схожие формы ударных бассейнов ученые видят не только на Луне. Похожие закономерности проявляются у марсианского Эллады и у бассейна Спутник на Плутоне, что укрепляет уверенность в универсальности найденного признака. Далее исследователи перешли к топографическому разбору, сопоставили рельеф с толщиной коры и составом поверхности. Эти данные помогают уточнить строение недр Луны и ее эволюцию.
Классическая картина говорит, что после формирования Луны ее поверхность была расплавлена и превратилась в глобальный магматический океан. При остывании тяжелые минералы ушли в мантию, легкие сформировали кору. Но оставались исключения. В последнем остатке расплава концентрировались калий, редкоземельные элементы и фосфор, их объединяют под аббревиатурой KREEP. Команда показала, что KREEP заметно чаще встречается на гладкой, обращенной к Земле стороне Луны. Эндрюс-Ханна сравнивает это с банкой газировки в морозилке, где вода замерзает быстрее, а сироп с сахаром дольше остается жидким и собирается в небольших объемах, сдвигая баланс состава.
После многомиллионолетнего охлаждения магматический океан затвердел, появились кора и мантия, а KREEP-богатый материал долго оставался тонкой прослойкой расплава между ними. На видимой стороне он в итоге сосредоточился вместе с элементами, которые выделяют тепло, что подогрело недра и запустило мощный вулканизм. Так появились темные лавовые равнины, из которых складывается привычный рисунок лунного «лица». Почему эти элементы сместились именно туда, долго оставалось загадкой. Одна из причин, на которую указывает команда, связана с асимметрией по толщине коры. Когда кора на обратной стороне росла быстрее, остатки расплава будто выдавливало в сторону видимой полусферы, как пасту из тюбика, пока основная часть не оказалась на ближней стороне.
С этой картиной хорошо согласуются наблюдения за радиоактивным торием. Его повышенные концентрации нашли на западной части покрова выбросов вокруг бассейна Южный полюс — Эйткен, тогда как на востоке такого сигнала нет. Такой рисунок намекает на то, что удар пришелся в область границы между последними «лужами» KREEP-расплава и уже затвердевшей корой и прорвал эту границу, разбросав материал. Если эта интерпретация верна, Artemis получит доступ к уникальным породам, которые поднимались с глубины и не претерпели сильных изменений с момента формирования Луны.
Для ученых это означает не только корректировку траектории древнего столкновения. Речь идет об уточнении всей истории тепловой эволюции Луны и механики ее асимметрии. Посадка в районе SPA превращается в возможность заглянуть под кору без бурения. Именно поэтому выбор площадки выглядит удачным, а предстоящие образцы и измерения могут неожиданно расширить наше понимание ранней Солнечной системы и того, как возникли различия между двумя лунными полушариями.