Китайские ученые выяснили, почему обратная сторона Луны так сильно отличается от видимой своим составом, рельефом и геологией. Причиной стал мощный удар астероида, случившийся в далеком прошлом, говорится в исследовании, опубликованном в журнале PNAS.

С началом космической эры, когда человечество впервые получило возможность увидеть обратную сторону Луны, ученые обратили внимание на ее отличие от видимой стороны, обращенной к Земле.

Это отличие проявляется в целом ряде параметров. Так, кора на обратной стороне Луны значительно толще, cильно отличаются рельеф, магматическая активность и геохимический состав пород. Несмотря на более чем полвека исследований, включавших доставку образцов лунного грунта на Землю, ученые до сих пор не пришли к пониманию причин этих отличий. Выдвигались такие гипотезы как асимметричное застывание лунного магматического океана, неоднородный из-за приливов нагрев Луны в далеком прошлом, удары крупных метеоритов по обратной или видимой сторонам Луны.

Большие надежды ученые возлагали на китайскую миссию «Чанъэ-6», которая в 2024 году впервые в истории доставила на Землю образцы грунта с обратной стороны Луны — местом для ее посадки был выбран ударный кратер Аполлон, расположенный в бассейне Южный полюс — Эйткен. Анализ проб базальтов выявил схожесть в изотопном составе стронция, неодима и свинца с пробами с видимой стороной Луны. Это указало ученым на приоритет первой версии, и на то, что отличия в строении вызваны более поздними геологическими процессами.

Новое же исследование под руководством Чэн-цы Тяня из Института геологии и геофизики Китайской академии наук заставило по-новому взглянуть на лунную асимметрию. В нем авторы проанализировали концентрацию в базальтах других изотопов — железа (56Fe) и калия (41K) неразрушающим методом рентгеновской компьютерной микротомографии.

Сравнение с ранее привезенными на Землю американскими миссиями «Аполлон» и китайской «Чанъэ-5» пробами грунта с видимой стороны Луны показало повышенную концентрацию этих изотопов на обратной стороне Луны.

Ученые допускают, что повышенную концентрацию изотопа железа можно объяснить несимметричным застыванием магмы на поверхности Луны в далеком прошлом. Однако повышенная концентрация изотопов калия указывает на то, что его избыток существовал и в древности в мантии под бассейном Южного полюса — Эйткена, а затем этот элемент испарился и был выброшен в результате мощного удара астероида, сформировавшего этот крупнейший на Луне кратер.

«Это ударное событие могло поднять температуру мантии до 2800 кельвинов, что достаточно для испарения калия. При испарении жидкой фазы в вакууме, паровая фаза обогащается легкими изотопами, оставляя в осадочной фракции более тяжелые изотопы», — говорится в исследовании.

Этот результат указывает на то, что удар, образовавший кратер Эйткен, был по энергетике наиболее мощным среди всех других, образовавших аналогичные формации на Луне. Он повлиял на строение мантии и коры Луны, определив в последствии яркую асимметрию двух сторон нашего спутника.

«Район отбора образцов располагается в бассейне Южный полюс — Эйткен, который представляет собой древнейший (~ 4.3 млрд. лет) и крупнейший сохранившийся кратер в Солнечной системе (диаметр составляет ~ 2400 км, глубина экскавации >150 км). Событие такого масштаба катастрофически повлияло не только на коровое, но и на подстилающее его мантийное вещество, и должно бы оставить свои изотопные метки в излившихся позднее базальтах. Авторы работы предположили, что именно испарение лунного материала, сопровождавшее этот гигантский взрыв, привело к наблюдаемому изотопному составу таких элементов, как Fe и K», — прокомментировала открытие RTVI старший научный сотрудник лаборатории метеоритики и космохимии ГЕОХИ РАН Светлана Демидова.

«Полученные результаты указывают на огромную роль крупных ударных событий в изменении состава и облика Луны, а энергия, возникшая при мощных ударах, могла значительно влиять на процессы, происходившие в ее недрах на ранних этапах эволюции и даже привести к возникновению глобальной асимметрии. Однако вопрос происхождения наблюдаемой аномалии еще не закрыт, так как изучение других изотопных систем не продемонстрировало таких же значимых эффектов», — считает Демидова.