Массивное воздействие на Луну около 4 миллиардов лет назад оставило кратер длиной 2500 миль, один из крупнейших известных кратеров в Солнечной системе. Меньшие последующие удары оставили кратеры внутри этого кратера. Сравнение спектров света, отраженного от пиков этих кратеров, может дать ключ к разгадке состава нижней коры и мантии Луны, а также будет иметь значение для моделей формирования Луны..
Исследователи из Университета Брауна и Гавайского университета обнаружили несколько минералогических сюрпризов в самом большом ударном кратере Луны.
Данные спутника Moon Mineralogy Mapper, установленного на борту индийского лунного орбитального аппарата Chandrayaan-1, показывают разнообразный минералогический состав недр гигантского бассейна Эйткен на Южном полюсе. Исследователи говорят, что различные минеральные подписи могут отражать минералы, извлеченные во время гигантского удара 4 миллиарда лет назад. Если это правда, то бассейн Южного полюса Эйткен (SPA) может содержать важную информацию о недрах Луны и эволюции ее коры и мантии.
Исследование, проведенное под руководством аспиранта Брауна Дэна Мориарти, опубликовано в предварительном онлайн-просмотре в Журнале геофизических исследований: Планеты.
Имея диаметр 2500 километров, SPA является крупнейшим ударным бассейном на Луне и, возможно, самым большим в Солнечной системе. Удары такого размера превращают тонны твердой породы в расплавленную жижу. Обычно предполагалось, что процесс плавления стирает любые отчетливые признаки ранее существовавшего минералогического разнообразия за счет интенсивного перемешивания, но это последнее исследование предполагает, что это может быть не так..
В исследовании рассматривались меньшие кратеры в более крупном бассейне SPA, образовавшиеся в результате ударов, произошедших через миллионы лет после гигантского удара, сформировавшего бассейн. Эти удары обнажили материал из глубины бассейна, предлагая важные подсказки о том, что находится под поверхностью. В частности, исследователи посмотрели на центральные вершины четырех кратеров в бассейне. Центральные пики образуются, когда материал под ударной зоной отскакивает, образуя приподнятую горную породу в середине кратера. Вершины этих пиков представляют собой нетронутый материал из-под зоны удара.
Используя данные Moon Mineralogy Mapper, исследователи изучили свет, отраженный от каждого из четырех центральных пиков. Спектры отраженного света дают ученым подсказки о составе горных пород. Спектры показали существенные различия в составе от пика к пику. Некоторые пики кратеров были богаче магнием, чем другие. Один из четырех кратеров, расположенный на внешнем краю бассейна, содержал несколько отдельных месторождений полезных ископаемых в пределах своего пика, возможно, из-за отбора проб смеси материалов верхней и нижней коры или мантии.
Различный минералогический состав этих центральных пиков предполагает, что недра SPA гораздо более разнообразны, чем считалось ранее.
«Предыдущие исследования показали, что все центральные вершины выглядят очень похоже, и это было воспринято как доказательство того, что в бассейне все одинаково», - сказал Мориарти. «Мы посмотрели немного подробнее и обнаружили значительные различия в составе между этими центральными пиками. Картограф Moon Mineralogy Mapper имеет очень высокое пространственное и спектральное разрешение. Раньше мы действительно не могли рассматривать Луну с такими подробностями».
Следующий шаг - выяснить, откуда берется это разнообразие.
Возможно, отдельные минералы образовались при охлаждении расплавленной породы в результате удара SPA. Недавние исследования, проведенные Брауном и другими исследователями, показывают, что такое образование минералов в ударном расплаве возможно. Однако также возможно, что различия в минералах отражают различия в типах горных пород, которые существовали до гигантского удара SPA. Мориарти в настоящее время проводит гораздо более масштабное исследование кратеров SPA в надежде определить источник разнообразия. Если разнообразие действительно отражает ранее существовавший материал, SPA может содержать важные сведения о составе нижней коры и мантии Луны.
«Если вы масштабируете воздействие по моделям, [воздействие SPA] должно было проникнуть в мантию», - сказал Мориарти. «Мы думаем, что верхняя мантия богата минералом под названием оливин, но мы не видим много оливина в бассейне. Это одна из больших загадок бассейна Эйткен на Южном полюсе. Вопрос в том, насколько глубоко на самом деле образовался удар. Если он расплавил и выкопал какой-либо материал из мантии, почему мы этого не видим?"
Если в результате удара материал мантии действительно выкопан, и он не содержит оливина, это будет иметь существенное значение для моделей формирования Луны, сказал Мориарти.
Чтобы ответить на эти более важные вопросы, необходимо провести гораздо больше исследований. Но это первоначальное исследование помогает повысить вероятность того, что часть исходной минералогии мантии, если ее раскопать, может быть сохранена в самом большом ударном бассейне Луны..
Карл Питерс, профессор геологических наук в Брауновском университете, и Питер Исааксон из Гавайского университета также были авторами статьи. Работа была поддержана программой NASA Lunar Advanced Science and Exploration Research (LASER) и Лунным научным институтом NASA (NLSI).