Новое исследование побуждает ученых переосмыслить существующие знания о бассейне Южный полюс — Эйткен на Луне, где миссия NASA «Артемида» намерена высадить астронавтов в ближайшие годы. В ходе реализации миссии «Артемида» ученые смогут приступить к поиску ответов на вопросы о происхождении Луны, как указано в новом исследовании, опубликованном в журнале Nature под руководством Джеффри Эндрюса-Ханны из Университета Аризоны. Посадка на сильно кратерированную обратную сторону Луны предоставит исследователям уникальную возможность понять факторы, сформировавшие её отличие от относительно ровной видимой стороны, где десятилетия назад была реализована программа «Аполлон».
Бассейн Южный полюс — Эйткен возник в результате столкновения с астероидом, пронесшимся через раннюю Солнечную систему и поразившим обратную сторону Луны. Этот кратер, имеющий размеры примерно 1930 километров в длину и 1600 километров в ширину, отличается продолговатой формой, вытянутой с севера на юг, а не с востока на запад. Это свидетельствует о скользящем ударе, а не о фронтальном столкновении. В ходе нового исследования Эндрюс-Ханна и его коллеги выявили, что каплевидное сужение, возникающее при движении астероида по траектории, является распространенной особенностью ударных структур во всей Солнечной системе. Применив это открытие к бассейну Южный полюс — Эйткен, они обнаружили, что оно противоречит ранее существовавшим представлениям о формировании этого кратера.
Ранее полагали, что бассейн возник в результате столкновения с астероидом, прибывшим с южной стороны. Однако, новое исследование, указывающее на заметное сужение в области удара, говорит о том, что астероид, вероятно, двигался с севера. Это связано с тем, что такое направление движения обеспечило бы отложение материала, выброшенного при скользящем ударе, на противоположной стороне бассейна. Это пересматривает представления ученых о предлагаемой зоне посадки «Артемиды» и их ожидания относительно будущих открытий. В результате миссии «Артемида» будут осуществлять посадку на удаленном краю бассейна – наиболее подходящем месте для изучения крупнейшего и древнейшего ударного бассейна Луны, где ожидается обнаружение значительного количества выброшенного материала из глубин лунной коры.
Для подтверждения полученных результатов, исследователи провели дополнительный топографический анализ, сфокусированный на толщине коры и составе поверхности, что важно для формирования представления о внутреннем строении и развитии Луны. Согласно общепринятым представлениям, энергия, высвободившаяся при формировании Луны, привела к расплавлению ее поверхности, образовав глобальный магматический океан. Когда поверхность остыла и затвердела, предполагалось, что тяжелые минералы опустились в мантию, а более легкие остались в коре. Тем не менее, были замечены некоторые отклонения от этого сценария. Небольшое количество элементов осталось в последнем расплавленном веществе, которое являлось остаточным магматическим океаном. Эти элементы включают калий, редкоземельные элементы и фосфор, известные под аббревиатурой KREEP. Группа исследователей под руководством Эндрюса-Ханны установила, что элементы KREEP значительно чаще встречаются на обратной, видимой стороне Луны.
Многочисленные века остывания постепенно преобразовали океан магмы в скальную породу, разделив ее на кору и мантию. Материал, насыщенный элементами KREEP, выполнял роль стабилизатора, представляя собой небольшой объем остаточной жидкой магмы, расположенной между корой и мантией. Все элементы, богатые KREEP, и тепловыделяющие компоненты каким-то образом скопились на видимой стороне Луны, что приводило к ее нагреву и вызывало интенсивную вулканическую активность, сформировавшую темные вулканические равнины, создающие привычный «лик» Луны при наблюдении с Земли.
Ученых давно занимают вопросы, объясняющие концентрацию элементов KREEP на стороне Луны, обращенной к Земле. По мнению Эндрюса-Ханны, одним из ключевых факторов, обуславливающих эту асимметрию, может быть иная особенность Луны – более тонкая кора на видимой стороне. Предполагается, что эта неравномерность сыграла важную роль в процессе формирования Луны. Данную гипотезу подтверждает обнаружение повышенной концентрации радиоактивного тория в западной части выбросов, образовавшихся в результате столкновения, в то время как в восточной части он отсутствует. Этот факт свидетельствует о том, что удар привел к образованию разлома в лунной коре, который пролегал по границе между областями, содержащими расплав KREEP, и уже сформировавшейся корой.
Материалы, привезенные миссией «Артемида», позволят ученым, в том числе Эндрюсу-Ханне, и дальше изучать лунную эволюцию. Такие важные компоненты, как торий, легко находятся на поверхности Луны, однако для детального анализа необходим непосредственный доступ к образцам. Ученые со всего мира проведут их исследование, и наши данные свидетельствуют о том, что эти образцы способны предоставить больше информации о ранней эволюции Луны, чем ожидалось.