Сильное различие между плотно покрытой кратерами обратной стороной Луны и ровной поверхностью морей на видимой стороне озадачивало ученых на протяжении десятилетий. В данном исследовании учёные предполагают, что различия были вызваны столкновением Луны с карликовой планетой, которое произошло в ранней истории Солнечной системы.
Тайна дихотомии Луны родилась в эпоху программы Apollo, когда производились первые наблюдения обратной стороны, которые выявили сильные различия между полушариями.
Измерения, выполненные во время миссии Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) в 2012 году, дали более подробную информацию о структуре Луны, в том числе о толщине коры, и позволили обнаружить «дополнительный» слой материала на обратной стороне.
Существует несколько теорий, объясняющих асимметрию Луны. В основе одной лежит идея, что когда-то вокруг Земли обращались два тела, которые слились, образовав сегодняшнюю Луну. Другая идея заключается в том, что на орбите вокруг Солнца существовало ещё одно большое тело, столкнувшееся с Луной.
«Сценарий столкновения должен был произойти позже, чем слияние лун и уже после того, как у Луны сформировалась твёрдая кора», — говорит ведущий автор нового исследования Мэн Хуа Чжу из Института космических наук в Университете науки и технологии Макао. Новые результаты GRAIL дали команде Чжу более чёткую цель для тестирования различных сценариев образования Луны.
Учёные провели 360 компьютерных симуляций столкновений гигантского тела с Луной, чтобы выяснить, могло ли такое событие, произошедшее миллионы лет назад, способствовать образованию лунной коры, в каком виде она наблюдалась в ходе миссии GRAIL.
Исследователи обнаружили, что лучшее совпадение с сегодняшней асимметричной Луной — это большое тело диаметром около 780 километров, врезавшееся в видимую сторону Луны со скоростью 22 500 километров в час.
Таким телом мог быть объект чуть меньше карликовой планеты Церера, движущейся со скоростью примерно на четверть быстрее, чем метеорные тела, которые сгорают в атмосфере Земли. Ещё одним подходящим вариантом для ударных комбинаций, которые смоделировала команда, является объект диаметром 720 км, который столкнулся с Луной на скорости 24 500 километров в час.
Ударный элемент вряд ли был ранним вторым спутником Земли. «Чем бы ни был этот объект — астероидом или карликовой планетой — он, вероятно, находился на своей орбите вокруг Солнца, когда столкнулся с Луной», — добавил Чжу.
При обоих сценариях модель показывает, что в результате столкновения было бы выброшено огромное количество лунной породы, которая упала на поверхность Луны, засыпав первичную кору слоем от 5 до 10 километров. По словам Чжу, это и есть «дополнительный» слой коры, обнаруженный на обратной стороне.
Модель столкновения также дает хорошее объяснение необъяснимым различиям в изотопах калия, фосфора и редкоземельных элементов, таких как вольфрам-182, между поверхностью Земли и Луны. По словам авторов исследования, эти элементы могли попасть на Луну после столкновения.
Прорабатывая гипотезу о столкновении, в своём исследовании учёные не только предлагают ответ на текущие вопросы о Луне, но также надеются дать представление о причине ассиметрий других планет в нашей Солнечной системе, таких как Марс.
Перевод Black Sahara
