Что происходит на обратной стороне Луны?

Естественный спутник Земли скрывает немало секретов. Изображение: nasa.gov

В отличие от видимой части поверхности Луны, ее обратная сторона долго оставалась неизведанной: в то время как ближайшую сторону изучали с помощью наземных наблюдений, космических аппаратов и миссий, обратная сторона естественного спутника была недоступна. Переломный момент наступил в последние десятилетия, когда новые космические миссии, в частности китайские аппараты «Чанъэ-5» и «Чанъэ-6», целенаправленно занялись изучением обратной стороны Луны. Летом этого года возвращаемая капсула «Чанъэ-6» доставила на Землю образцы лунного грунта из южной части бассейна Аполлон, расположенного к северо-востоку от самого большого и древнего лунного кратера (бассейн Южный полюс — Эйткен). Анализ образцов подарил миру ранее неизвестные и удивительные факты о «тайной» стороне Луны. Рассказываем подробности!

Видимая сторона Луны характеризуется обилием «морей» – обширных равнин из застывшей базальтовой лавы, которые занимают около 30% поверхности региона. Эти сравнительно темные равнины хорошо видны невооруженным глазом с Земли и сформировались миллиарды лет назад в основном из-за мощных излияний вулканической лавы.

Для обратной стороны Луны, напротив, присуще значительно меньшее число лавовых равнин (порядка 2% поверхности). Вместо них на поверхности спутника преобладают древние осыпанные кратерами высокогорья и обедненные базальтом моря.

Бассейн Южный полюс-Эйткен играет важную роль в понимании эволюции Луны. Изображение: in-space.ru

Различия лунных полушарий заметно и в их составе: видимая сторона спутника обогащена такими элементами как калий (К), редкоземельные элементы (REE) и фосфор (P), которые совместно именуются KREEP-компонентом и связаны с длительной вулканической активностью и выделением тепла из лунной мантии на протяжении миллиардов лет. На обратной стороне Луны эти элементы присутствуют в гораздо меньших концентрациях.

Читайте также: Луна не является обломком Земли — ученые предложили новую теорию происхождения естественного спутника

Одной из ключевых структур на обратной стороне Луны считается бассейн Южный полюс-Эйткен (South Pole–Aitken, SPA) диаметром больше 2000 километров. Его формирование около четырех миллиардов лет назад, вероятно, оказало преобразующее влияние на лунную кору и мантию, вызвав перераспределение материала (а также повлияло на геохимические и термические условия в недрах спутника).

Анализ образцов грунта, собранных в рамках миссии «Чанъэ-5» на видимой стороны Луны, показал, что вулканизм (активная фаза которого закончилась на Луне примерно два миллиарда лет назад), продолжался еще долго. Теперь, после успешного возвращения на Землю китайского аппарата «Чанъэ-6», ученые проанализировали образцы грунта с обратной стороны Луны. В общей сложности на борту возвращаемой капсулы находилось около 1,9 килограммов пород, собранных на юге бассейна Аполлон.

Чтобы изучить образцы, исследовательская группа под руководством Цуй Цзэсяна и Яна Цина из Института геохимии Гуанчжоу Китайской академии наук применила методы радиоизотопного датирования и масс-спектрометрии. Такой подход позволил команде установить точный возраст базальта – камня из вулканических и магматических пород – он составил 2,83 миллиарда лет. Результаты исследования представлены в журнале Science.

Китайская миссия «Чанъэ-6» стала настоящим прорывом. Изображение: lookintothe.space

Возраст изученных пород стал ключевым открытием: ученые долго считали, что большая часть лунного вулканизма прекратилась примерно три миллиарда лет назад. Однако результаты исследования показали, что на скрытой от глаз поверхности естественного спутника 2,83 миллиарда лет назад извергались вулканы (хотя и не так интенсивно, как на ее видимой стороне или же при иных условиях).

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Telegram – так вы точно не пропустите ничего интересного!

Более того, анализ образцов выявил различия в минеральном составе этих пород, в частности в количестве илименита, а также в содержании титана, что согласуется с данными дистанционного зондирования. Не менее интересной оказалась и характеристика источника магмы, породившей базальты: оказалось, что магма на обратной стороне Луны возникла из обедненного KREEP-компонентом участка мантии.

Ранее считалось, что длительный лунный вулканизм (особенно на видимой стороне Луны) мог подпитываться радиогенным теплом от обогащенных KREEP-контентом участков мантии. Эти участки, вероятно, сохранили высокую концентрацию теплообразующих элементов и тем самым способствовали более длительному тепловому режиму и плавлению мантии, приводя к образованию молодых базальтовых потоков.

На обратной стороне Луны около трех миллиардов лет назад извергались вулканы. Изображение: cdn.mos.cms.futurecdn.net

Полученные результаты, однако, указывают на вулканическую активность без KREEP-компонента, а значит вулканизм на лунных полушариях проходил по-разному. В частности, на обратной стороне спутника вулканы извергались реже.

Больше по теме: Луна тоже имеет атмосферу — теперь известно откуда она взялась

Авторы нового исследования также отметили, что определение точного возраста вулканических пород на Луне чрезвычайно важно для реконструкции истории лунного вулканизма. Количество и распределение ударных кратеров на поверхности естественного спутника служат своеобразными «часами», позволяющими оценивать относительный возраст участков лунной поверхности.

Точная оценка возраста базальта с обратной стороны Луны (2,83 миллиарда лет) повышает наши знания лунной истории и уточняет время перехода от эпохи бурного вулканизма к более спокойному геологическому состоянию спутника.

Результаты научной работы также показали, что вулканизм на обратной стороне проходил без поддержки KREEP-компонента, в отличие от многих областей на ее видимой стороне, что косвенно подтверждает гипотезы о перераспределении радиоактивных элементов в результате бомбардировки метеоритами. Таким образом, разница в вулканической активности между сторонами Луны может быть обусловлена не только толщиной коры, но и первичным перераспределением геохимических компонентов.

Обратная сторона Луна стала чуточку ближе. Изображение: cdn.mos.cms.futurecdn.net

Вулканическая активность на Луне, вероятно, продолжалась дольше, чем считалось ранее, хотя и не было таким же интенсивным, как на видимой стороне спутника. Полученные нами данные существенно дополняют наше понимание внутренней динамики Луны на протяжении миллиардов лет, – заключили авторы исследования.

Команда ученых надеется, что результаты их работы также помогут больше узнать об эволюции всей Солнечной системы, поскольку лунная поверхность представляет своего рода «летописью» древних ударных событий. В общем и целом анализ образцов, доставленных на Землю в рамках миссии «Чанъэ-6» – значительный шаг в изучении лунной геологии и ее эволюции в результате катастрофических ударов.