Столкновение, которое сформировало лунный ударный бассейн Южный полюс — Эйткен, спровоцировало возникновение мантийного плюма. Действие последнего повлияло на наблюдаемое скопление лунных морей на видимой стороне спутника Земли.
Лунный диск, знакомый всем, создаётся двумя типами местности, образующими лунную поверхность. Темные участки — лунные «моря» — это равнины из застывших слоёв базальтовой лавы, которая миллиарды лет назад покрыла низменности видимой стороны Луны. Светлые области обладают более высоким рельефом и состоят из гор, кратеров с валами, а также отдельных древних вулканических конструкций.
На обратной стороне Луны мало «морей», а ее геология сильно различается с видимостью. На видимой стороне толщина земной коры меньше, и она богата так называемыми… KREEP-породамиМесторождения из застывших масс лавы накапливают некоторые радиоактивные элементы природного происхождения.
Это увеличивает нагрев земных глубин в местах с высоким содержанием этих элементов. С обратной стороны луны литосфера толще, а таких пород гораздо меньше. Там же находится огромный ударный кратер. Южный полюс — ЭйткенВ этом объекте диаметр, измеренный по внешнему краю, равен двум тысячам двухстам километрам, что составляет две трети диаметра Луны, а относительная глубина равна четырнадцати километрам.
С обратной стороны есть ударные бассейны: один из них — Море ДождейМоре Имбриям хорошо видно невооружённым глазом. Вначале оно кажется не кратером, поскольку, как и другие бассейны видимой стороны, вскоре после образования его залили лавой. В отличие от бассейна Южный Полюс — Эйткен, впечатляющий своими размерами и глубиной, последний может похвастаться лишь небольшими участками изверженных базальтов на дне.
Ученые под руководством Матта Джоса из Браунского университета провелиЧисленное моделирование геологических процессов Луны позволило установить связь между двумя ключевыми событиями в ее истории: образованием бассейна Южный полюс — Эйткен и возникновением лунных морей.
Ученые обратили внимание: столкновение такого масштаба должно вызвать сильный ударный разогрев мантии возле точки столкновения, что существенно повлияет на всю картину мантийной конвекции Луны. Асимметрия мантийной конвекции должна вызвать и асимметрию распределения пород KREEP, которые по плотности занимают промежуточное положение между корой и мантией, и могут перемещаться мантийными потоками. Исследователи провели моделирования, в которых варьировали силу и направление астероидного удара. В результате они обнаружили: смоделированные удары, согласующиеся с параметрами бассейна Южный полюс — Эйткен, приводят и к эффектам, объясняющим наблюдаемую картину распределения пород KREEP.
Ученые предложили следующую последовательность событий: вначале расплав, образованный постепенным застыванием пород мантии и формирующий KREEP-породы, равномерно распределялся на границе коры и мантии. Примерно 4,2-4,3 миллиарда лет назад с Луной столкнулся крупный астероид диаметром около 200 километров. Удар сформировал бассейн Южный полюс — Эйткен и разогрел мантию под бассейном. Разогрев пород привел к появлению восходящего потока. мантийного плюмаДостигнув поверхности, поток начал распространяться под литосферой, раздвигая KREEP-породи в разные стороны от места падения. Постепенно породы скапливались под поверхностью, находящейся напротив центра бассейна, и образовали источник сильного и длительного обогрева лунных недр с обратной стороны видимой поверхности.
Через сотни миллионов лет после столкновения в области скопления пород KREEP начался мощный вулканизм, вследствие которого обширные участки видимой стороны были залиты базальтовой лавой (образование лунных морей) и вышли на поверхность элементы, характерные для пород KREEP. В то же время под бассейном Южный полюс — Эйткен образовалось обеднение радиоактивными элементами. Поэтому даже истончение литосферы при ударе и наличие под ней плюма привели лишь к небольшим и локальным извержениям базальтов. Наблюдаемое обогащение бассейна радиоактивными элементами по сравнению с окружающей местностью вызвано тем, что удар выбросил на поверхность вещество лунной мантии.
При изучении Луны остаётся множество непроясненных моментов. Например, непонятно, почему литосфера обратной стороны толще — обсуждаемая в статье модель этому не даёт ответа. Некоторые учёные считают, что… гигантское столкновениеГипотетическая Тейя породила не только Луну, но и второй спутник Земли диаметром около 1200 километров. В течение нескольких десятков миллионов лет существовал второй спутник, после чего столкнулся с Луной. Удар, произошедший задолго до всех описываемых событий, случился на скорости всего двух-трех километров в секунду, и вместо образования кратера спутник просто… «рассыпался»С другой стороны Луны, стала частью ее земной коры.
Ещё одно исследование указывает на связь геологической активности обратной стороны Луны с формированием бассейна Южный полюс — Эйткен, однако предлагаетБолее простой механизм не раскрывает картину распределения пород KREEP. Вероятно, оба механизма оказали влияние.