Индийские учёные проанализировали данные о составе реголита с миссии «Чандраян-3». Полученные результаты похожи на образцы прошлых миссий, изучавших другие широты. По мнению исследователей, это подтверждает одну из гипотез о формировании Луны.
В конце августа 2023 года индийская миссия «Чандраян-3» осуществила первую мягкую посадку на Луне. Спускаемый аппарат «Викрам» с луноходом «Прагъян» прилунился между кратерами Манцини и Богуславский, в 350 километрах от края крупнейшего ударного бассейна Южный полюс — Эйткен.
Луноход «Прагъян» стартовал исследование поверхности Луны, располагая при этом рентгеновским спектрометром альфа-частиц (APXS) для определения состава грунта. С 23 августа по 2 сентября аппарат преодолел расстояние в 103 метра и выполнил 30 измерений лунного реголита в 23 точках.
APXS обстреливал землю потоком альфа-частиц и рентгеновским излучением, регистрируя спектр образованного излучения. По сопоставлению с предварительными данными прибор определял состав почвы.
Анализ выявил единый состав реголита во всех 23 точках за исключением одной. Прибор зарегистрировал основные (Si, Ti, Al, Fe и др.) и второстепенные химические элементы (Na, S, K, Cr, Mn, Ni). APXS измерял не более миллиметровой глубины, но в пробы неизбежно попадал грунт с глубины нескольких сантиметров, выбрасываемый колесами машины.
Только три предыдущие миссии обладают схожей точностью анализа: американская «Апполон-16», советская «Луна-20» и китайская «Чанъэ-4». Это редкие точки на материках. В миссии «Чандраян-3» впервые получены плотные замеры на площади в десятки метров, отмечают авторы статьи. опубликованной в журнале Nature.
Реголит места посадки богат кальцием и алюминием, но беден железом и титаном. Это свидетельствует о типичных грунтах из материковых анортозитов. Рентгеновские спектрометры орбитальных аппаратов «Чандраян-2» и «Чандраян-1» подтвердили наблюдения «Прагяна». Кроме того, съемка местности спектрометром NASA на борту «Чандраяна-1» в ближней инфракрасной области показала состав реголита практически одинаковым с пространственным разрешением несколько километров.
Пробы, собранные при помощи APXS между образцами «Апполона-16» и «Луны-20», занимают среднее положение.
Места посадки разнесены: экватор, средние широты и возвышенности южных широт. Подобный состав реголита в этих местах подтверждает основное предположение гипотезы о лунном магматическом океане, согласно которой химическая эволюция Луны началась с дифференциации во время затвердевания океана.
По предположению, Луна образовалась после столкновения Земли с космическим телом размером с Марс. При ударе верхние километры будущего спутника расплавились, превратив его поверхность в жидкий магматический океан. Горные породы — анортозиты — распространенные на лунных материках, подтверждают это. Анортозиты состоят из плагиоклаза, обогащенного оксидом кальция, который менее плотный и поднимался кверху из магмы, формируя первичную кору. Оливины и пироксены — более тяжелые породы — тонули, образовав мантию.
Некоторые модели утверждают, что первоначальная кора и материковые возвышенности состояли из чистых анортозитов. Но анализ по APXS показал, что это ферроанортозиты (FAN). В образцах также повышена концентрация оксида магния, а оксида кремния — несколько понижена. Оливиновая фракция преобладает над пироксеновой, что нетипично для материковых образцов.
Ученые считают, что некоторые свойства породы в месте работы аппарата «Прагъян» связаны с присутствием минералов, принесенных из более глубоких слоёв Земли — нижней коры и верхней мантии, вследствие выбросов материала около кратеров ударов.
Новые данные подтвердили гипотезу о лунном магматическом океане, согласно которой материки образовались вследствие всплытия легких анортозитовых пород. Самой подходящей моделью считается двуслойная кора: верхний слой — из плагиоклаза, нижний — обогащенный оливином и пироксенами.
Исследователи предложили и другие варианты развития событий, но считают более значимым то, что однородность структуры грунта позволит применять это место в качестве образца при настройке удалённых наблюдений и поможет в подготовке будущих экспедиций.