Анализ траектории столкновения, породившего древнейший лунный бассейн, поможет выбрать места для американской миссии на Луну в 2028 году

Новости МирТесен

Новое исследование, представленное группой ученых в журнале Science Advances, проясняет важные аспекты образования бассейна Южный полюс — Эйткен (SPA), самого крупного и старейшего ударного кратера на Луне. Этот бассейн, охватывающий территорию более чем в 2000 километров на обратной стороне Луны, на протяжении долгого времени являлся предметом дискуссий среди экспертов из-за своей необычной вытянутой эллиптической формы. Существующие асимметрии в структуре лунной коры указывали на северное направление удара, в то время как форма самого бассейна предполагала южное. Данная работа разрешает возникшее противоречие и, что немаловажно, будет способствовать планированию мест посадки для будущей миссии NASA Артемида, старт которой запланирован на 2028 год.

В рамках исследования авторы провели ряд детальных трехмерных симуляций, имитирующих столкновение с лунным объектом. При этом они изменяли параметры гипотетического астероида, такие как его размеры, угол падения, скорость и внутреннее строение. В качестве моделей использовались как недифференцированные тела, так и дифференцированные, которые в ранний период формирования претерпели разделение на плотное ядро и внешние слои из-за нагрева. Сопоставляя полученные результаты с реальными характеристиками бассейна SPA, ученые выявили наиболее точное соответствие. Согласно разработанной модели, бассейн Южный полюс — Эйткен сформировался в результате удара дифференцированного астероида, диаметром приблизительно 260 километров, который двигался с севера на юг под небольшим углом и не полностью пробил лунную кору. Как установили исследователи, именно плотное ядро этого небесного тела объясняет характерное сужение бассейна в южном направлении.

Главным результатом исследования стало установление направления столкновения – с севера на юг. Этот вывод подтверждается более резким изменением толщины коры в северном направлении и наличием скоплений, богатых торием и железом, к юго-западу от бассейна, за его пределами. Ориентация удара имеет решающее значение, поскольку она указывает на траекторию распространения выброшенного материала, включая вещество из мантии Луны. Согласно результатам моделирования, значительная часть мантийного вещества, выброшенного в результате столкновения, вернулась обратно в бассейн, а остальные выбросы образовали узор, напоминающий крылья бабочки: примерно 550 километров за пределы кратера в южном направлении и 650 километров в поперечном направлении. В северном направлении, откуда, как предполагается, приблизился астероид, следов мантийных выбросов не выявлено.

Скорость астероида имела существенное значение: при скорости 10 км/с форма кратера становилась чрезмерно вытянутой, а при 16 км/с – слишком округлой. Наилучшее соответствие с реальным бассейном было достигнуто при скорости 13 км/с. Это позволяет сделать вывод о том, что перед столкновением с Луной небесное тело двигалось по низкой орбите, типичной для объектов, связанных с земной группой планет. Исследователи полагают, что наиболее вероятным источником астероида была орбитальная зона Марса, а не область, где расположены Венера и Земля. Современные модели предполагают, что тела в марсианской зоне либо мигрировали туда в результате гравитационных взаимодействий, либо возникли непосредственно в этой области на ранних стадиях формирования Солнечной системы.

Данное открытие обладает непосредственной практической ценностью для программы «Артемида», поскольку район посадки миссии «Артемида III» запланирован вблизи южного полюса Луны, в непосредственной близости от южного края бассейна «Южный полюс — Эйткен». Ранее существовало предположение, что в случае удара, направленного с юга на север, зона посадки могла бы оказаться полностью лишенной материала мантии. Новая модель, предполагающая удар с севера на юг, указывает на то, что астронавты миссии «Артемида» прилунятся непосредственно в зоне выбросов, содержащих вещество лунной мантии, поднятое в процессе формирования бассейна. Следовательно, образцы, которые планируется собрать в ходе этой миссии, вероятно, позволят в первый раз непосредственно исследовать состав лунной мантии и уточнить возраст бассейна «Южный полюс — Эйткен». Исследователи отмечают, что даже их подробные трехмерные модели могут не учитывать некоторые особенности деформации коры, однако ожидаемые образцы с миссии «Артемида» в ближайшие годы позволят напрямую проверить эти предположения.

Исследование в журнале Science Advances.