Новое объяснение загадки обратной стороны Луны — дело в ударе астероида

Одна из фундаментальных загадок лунной эволюции — это происхождение заметной асимметрии между дальним и ближним к Земле полушариями Луны. Дело в том, что на одной стороне существенно больше кратеров, чем на другой. Теперь этому найдено объяснение.

По сведениям Международного астрономического союза, всего на Луне свыше 9000 видимых кратеров, неравномерно распределенных по ее поверхности. Они являются следствием ударов комет, астероидов и метеоритов. На обратной стороне спутника Земле, которая нам не видна, число кратеров значительно выше, чем на видимой людям стороне.

Такая разница объясняется тем, что поверхность на видимой стороне покрыта так называемыми лунными морями — участками твердой базальтовой лавы. Это темные пятна, которые мы видим, например, во время полнолуния. Лава, вероятно, и покрыла кратеры, всплывая преимущественно на ближней стороне Луны. На другой же стороне почти нет лавовых полей, поэтому и кратеры хорошо видны.

Обычно предполагается, что асимметрия состава Луны возникла в результате перераспределения глобального слоя подкоровых кумулятов поздней стадии, которое произошло ~4,4 млрд лет назад, что связано с окончанием кристаллизации лунного магматического океана. В свою очередь, причиной перераспределения с высокой вероятностью послужило некое массивное столкновение. Из-за этого и сформировался самый большой кратер — бассейн Южный полюс — Эйткен. Его максимальная ширина — 2574 км, а глубина — 8,2 км, и это второй по величине ударный кратер в Солнечной системе. Однако до сих пор невозможно было объяснить, почему лавовые поля присутствуют только на ближней стороне Луны, то есть катализатор такого перераспределения оставался загадкой.

Новое исследование в Science Advances показало, что столкновение создало уникальное явление внутри мантии Луны, в слое магмы под корой, которое затронуло только ее ближнюю сторону.

Мощные удары, подобные тому, из-за которого сформировался бассейн Южный полюс — Эйткен, создают огромное количество тепла. И вопрос заключался в том, как это тепло влияет на внутреннюю динамику Луны.

Ученые также знали, что лавовые поля на ближней стороне возникли из-за процессов в мантии Луны. Лунные образцы, доставленные миссиями «Аполлон», содержали радиоактивные, выделяющие тепло элементы, такие как калий, фосфор и торий, которые, как предполагается, в изобилии содержатся в лунной мантии.

В новом исследовании компьютерное моделирование показало, что удар по бассейну Южный полюс — Эйткен должен был создать тепловой шлейф в мантии, который подтолкнул радиоактивные элементы к коре.

В начале моделирования ученые определили нагрев, вызванный ударом, используя аналитическую модель, которая масштабируется с энергией удара. Учитывалось, что воздействие удара создает тепловую аномалию мантии, которая контролирует эволюцию недр Луны в течение сотен миллионов лет.

Исследователи повторили моделирование для ряда возможных сценариев удара, включая прямые и скользящие, и обнаружили, что независимо от того, как именно прошел астероид, удары по мантии повлияли бы только на ближнюю сторону Луны.

Иными словами, когда астероид столкнулся с Луной, лава из мантии вылилась на ее ближнюю сторону, похоронив под собой многие из ее старых ударных кратеров. Таким образом, можно сказать, что одна из самых важных загадок в изучении Луны разрешилась.