Ученые получили новые свидетельства в пользу того, что один из древнейших ударов по Луне был настолько мощным, что изменил её внутреннее строение и способствовал характерной асимметрии между ближней и дальней сторонами спутника. Эти результаты основаны на анализе образцов с южной полярной области, привезённых китайской миссией Chang’e-6, и дают прямую связь между крупным ударным событием и современными геологическими контрастами между двумя полушариями Луны.
Асимметрия Луны: что она собой представляет
Луна, ближайший к Земле естественный спутник, давно известна своей выраженной асимметрией поверхности:
- ближняя сторона (обращённая к Земле) покрыта сравнительно низкими тёмными лавовыми равнинами (море) и более тонкой корой;
- дальняя сторона имеет более толстую кору, больше кратеров и массивный рельеф без обширных лавовых полей.
Сравнение геологических и химических характеристик пород обеих сторон показывает, что распределение элементов и тепловой истории этих двух полушарий различаются. Этот контраст долго считался загадкой планетарной науки.
Новое объяснение: мощный древний удар
Исследователи из Китайской академии наук использовали массовую спектрометрию для анализа четырёх базальтовых образцов, собранных в породах вблизи басcейна Южный полюс-Эйткен — крупнейшего ударного кратера на Луне, охватывающего почти четверть её поверхности.
Результаты показали, что изотопный состав калия в образцах с далёкой стороны гораздо более тяжёлый, чем на ближней стороне, что может свидетельствовать о выпаривании лёгких изотопов в условиях экстремального нагрева при ударе. В результате этого процесса более тяжёлые изотопы остались в остатках пород.
Такой эффект характерен для ситуаций, когда материал нагревается до высоких температур (до ~2800 K), достаточно чтобы частично расплавить и даже частично испарить вещества нижнего слоя коры или верхней мантии. Удаление лёгких изотопов калия в зонах удара объясняет химические различия между ближней и дальней сторонами Луны.
Как удар мог изменить внутреннее строение
Учёные предполагают, что удар, создавший бассейн Южный полюс-Эйткен, вероятно, проникал достаточно глубоко, чтобы превысить энергетический порог плавления мантийного вещества. Это могло привести к:
- локальному испарению летучих элементов, таких как лёгкие изотопы калия;
- перераспределению элементов, создающих тепло, от дальней стороны к ближней, что могло усилить вулканическую активность ближней стороны;
- долговременному термальному контрасту между полушариями, влияющему на последующую геологическую эволюцию.
Такие изменения могли способствовать устойчивому различию между полушариями, которые мы наблюдаем сегодня: ближняя сторона стала более активной вулканически и геохимически обогащённой тепловыделяющими компонентами, а дальняя осталась более «жёсткой» и менее переработанной.
Почему важен бассейн Южный полюс-Эйткен
Южный полюс-Эйткен — не просто крупный кратер, он считается одним из старейших объектов на Луне, сформированным в ранней истории Солнечной системы. Его глубокий разрез коры делает его ценным окном в глубокие слои лунной мантии.
Анализ пород из этого бассейна предоставляет данные о материалах, которые были когда-то глубоко внутри спутника, до воздействия ударных событий. Поскольку Chang’e-6 привёз образцы именно оттуда, учёные получили редкую возможность напрямую изучить вещества, подвергшиеся воздействию крупного древнего удара.
Связь с геоморфологией Луны
Контраст между полушариями Луны, проявляющийся в распределении вулканических равнин, толщине коры и геохимическом составе, отражает долговременные геологические процессы. Более активная вулканическая история ближней стороны давно связывается с различиями в тепловом и химическом состоянии её внутреннего строения.
Теории объясняли эти различия либо неоднородным распределением радиоактивных элементов, либо аномальной зоной расплавов под ближней стороной. Новые изотопные данные добавляют прямые свидетельства воздействия крупного удара, который мог перераспределить эти элементы и изменить локальное тепло внутри Луны.
Лунная история — от формирования до ударов
Считается, что Луна образовалась около 4,5 млрд лет назад в результате гигантского столкновения протоземли с массивным объектом (гипотеза «гигантского удара»), выбросившего достаточное количество материала, чтобы сформировать спутник.
С тех пор Луна пережила многочисленные метеоритные и астероидные бомбардировки, оставив на поверхности обширные кратеры и бассейны. Южный полюс-Эйткен считается одним из крупнейших и древнейших таких воздействий, что делает его ключевым объектом для понимания дальнейшей эволюции Луны.
Ограничения и дальнейшие шаги исследований
Хотя новые результаты являются убедительными, они основаны всего на четырёх образцах из бассейна Южный полюс-Эйткен. Учёные подчёркивают необходимость анализа большего количества пород, чтобы подтвердить, что гипотеза массивного удара действительно объясняет асимметрию Луны полностью, и чтобы понять масштаб перераспределения химических элементов в её мантии.
Итоги и значение открытия
Впервые изотопные данные из лунной мантии, полученные непосредственно из глубокого кратера, связывают масштабное столкновение в древности со значительной переработкой внутреннего строения Луны — фактором, который мог сыграть ключевую роль в формировании геологических и геохимических различий между ближней и далёкой сторонами.
Это не только помогает объяснить одну из самых ярких особенностей нашего спутника — его двухликий характер, но и показывает, как крупные ударные события в ранней истории Солнечной системы могли повлиять на эволюцию планетарных тел — от поверхности до недр.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
