С помощью новых изображений и радиолокационных изображений Луны высокого разрешения спутников исследуются геологические связи Южного полюса, в том числе кратера Шеклтона диаметром 20 километров. Южный полюс расположен внутри топографического обода бассейна Южного полюса - крупнейшего и старейшего ударного кратера на Луне, а Шеклтон - на краю массива внутреннего бассейна.
Южный полюс Луны расположен на пересеченной местности южных высокогорий. Поскольку ось вращения луны ориентирована примерно на 1,5 оси от нормали к эклиптике, солнечный свет всегда находится под небольшими углами на полюсах, создавая как уникальную среду обитания, так и некоторые трудности в геологической интерпретации региона. Недавний успешный полет позволил по-новому взглянуть на этот регион. Кроме того, новые радиолокационные изображения лунного южного полюса, полученные с помощью наземных антенн, позволяют наблюдать несколько районов этого региона, которые находятся в постоянной солнечной тени. Вместе с более ранними данными о полюсах, полученными в ходе экспедиций на Клементину и Луну, сегодня ученые располагают обширной информацией о геологии и окружающей среде Южного полюса.
Геологическое строение Южного полюса
Доминирующей особенностью, влияющей на геологию и рельеф южного полярного региона, является бассейн Южного полюса - бассейн SPA (South PoleAitken), самый крупный и древний объект воздействия на Луну. Эта особенность составляет более 2600 км в диаметре, средняя глубина 12 км. Бассейн сформировался через некоторое время после затвердевания коры и был достаточно жестким, чтобы выдержать значительную топографическую экспрессию; таким образом, бассейн, вероятно, не старше 4,3 млрд. лет. Кроме того, в качестве очень крупного столкновения этот бассейн, вероятно, выкопал значительную часть лунной коры и, возможно, даже верхнюю мантию Луны. Таким образом, отбор проб расплава от воздействия этой особенности является высокоприоритетной задачей в лунной науке, что делает бассейн SPA важной целью для будущих научных исследований.
Южный полюс расположен непосредственно внутри основного топографического обода бассейна SPA. Обод бассейна выражается здесь двумя фрагментарными сегментами:
- Первый - это линия массивов на расстоянии около 200 км от полюса по направлению к ближайшей стороне, составляющих главный гребень бассейна - Лейбницкие горы, которые в первые дни картирования Луны были постулированы как обод бассейна;
- Второй находится внутри гребня обода и пересекает полюс; кратер Shackleton находится на краю горы бассейна SPA.
Недавно полученные радиолокационные топографические данные прояснили характер обода бассейна SPA в этом районе. Наиболее характерной особенностью является очень большой платформенный массив Лейбниц Б, возвышающийся почти на 8 км над внутренним шельфом SPA-бассейна. Полюс расположен на массиве внутреннего бассейна, аналогичном массивам внутреннего кольца, встречающимся в большинстве других лунных бассейнов. Стереоизображения и данные радара показывают, что этот внутренний массив поднимается на 1-2,5 км выше среднего лунного радиуса, в отличие от крупнейших массивов главного гребня обода, многие из которых имеют высоту более 6 км.
Местность в этом районе в основном пренектарианская по возрасту, гористая, с обильными кратерами различного возраста. Крайние изменения высоты здесь в значительной степени вызваны ободом бассейна SPA, хотя многочисленные кратеры размером в десятки километров также происходят на всей территории, что способствует неровности территории в километровом масштабе. Регион покрыт многочисленными нерегулярными кратерами и кластерами кратеров, которые интерпретируются как кратеры вторичного воздействия, созданные в основном Восточным бассейном на севере.
Также были определены несколько вторичных кратеров бассейна Имбриума. Последствия образования таких кратеров заключаются в измельчении местного мусора и осаждении. Волнистые, кратерные равнинные отложения заполняют несколько старых крупных кратеров; эти гладкие высокогорные равнины похожи на другие горные равнины Луны, напоминающие Кейли, и состоят из ударных брекчий, образовавшихся во время размещения эжекты дистального бассейна.
Кратер Шеклтон (диаметр 20 км) стал предметом интенсивных исследований, в основном из-за того, что его расположение почти совпадает с южным полюсом. Сам по себе он является довольно незаметным кратером, внутренняя часть которого почти полностью находится в постоянной солнечной тени; наземные радиолокационные изображения способны видеть лишь малую часть его глубины. Лунные кратеры одинакового размера и возраста обычно имеют схожую морфологию - обвал плоских и волнистых материалов пола примерно 10 км в поперечном направлении и относительно гладкие стены. Новые снимки миссии "Кагуя" подтверждают эти ожидания.
Галстук расположен на северном склоне неравномерного платформообразного массива размером около 120 на 50 км, его расположение сбоку приводит к региональному наклону кратера, а нижняя часть кратера к северо-востоку с северо-восточной стороны. Этот наклон проявляется в появлении кратера на снимках, когда солнце освещает с запада, освещается небольшая полоса внутри кратера, тогда как при освещении с востока и северо-востока освещается гораздо большая часть внутренней стены. На этой основе ученые оценивают региональный склон массива, на котором расположен кратер Шеклтон.
Возраст кратера Шеклтона
Поскольку Шеклтон постоянно затенен от солнца, он мог служить "холодной ловушкой" для сбора летучих. На обоих полюсах наблюдается повышенное содержание предполагаемого водорода; если этот водород присутствует в виде водяного льда, то он может быть расположен только в постоянной тени, где он стабилен. Таким образом, Шеклтон является потенциальным кандидатом на такие ледовые месторождения.
Ключевым вопросом при определении потенциала данного кратера как лунной ''холодной ловушки'' является возраст объекта. Первоначальное геологическое картирование показало, что Шеклтон по возрасту - эратосфенианин, то есть образовался между 1.1 и 3.3 млрд. лет назад. Такой возраст может означать, что кратер образовался относительно недавно (1 млрд. лет назад) и, следовательно, у него было бы мало времени для сбора сверхлунного летучего вещества.
Шеклтон старше, чем предполагалось ранее. По свежим данным, Шеклтон имеет плотность кратера почти в два раза выше, чем на площадке высадки "Аполлон-15". Образцы, полученные в ходе этой миссии, указывают на то, что потоки лавы возникли около 3,3 млрд. лет назад. Возраст для Шеклтона оценивается примерно в 3,6 млрд. лет, признавая, что выброс кратера будет несколько старше, чем одновременный базальтовый поток из-за воздействия субстрата.
Присвоение эратосфенского возраста Шеклтону основывалось на очевидной морфологической свежести кратера. Это свойство может вводить в заблуждение и в значительной степени обусловлено малыми углами солнечного освещения, которые всегда присутствуют на полюсе, что подчеркивает и усиливает топографию, отбрасывает длинные тени и в целом предполагает более грубую, свежую поверхность, чем можно было бы предположить при наличии изображений с более высокими углами освещенности.
В некоторых ранних исследованиях, проведенных группой по роботизированным лунным прекурсорам, предполагалось, что Шеклтон может быть коперниканского возраста (1 млрд. лет), а кратер коперниканского возраста (Доуз) был предложен в качестве морфологического и топографического аналога кратера Шеклтона. Очевидно, что эта аналогия неуместна; сейчас оценивается гораздо более старший возраст для Шеклтона, и будущие исследования, требующие детальной топографии (чего еще нет), должны использовать более подходящий по возрасту и морфологии аналог.
Южный полюс Луны является интересным и сложным районом Лунного нагорья. Кратер Шеклтон старше на 3,6 млрд. лет, это значительно старше предыдущих оценок, а также старше текущей оценки возраста ориентации спиновой оси Луны и нынешнего положения полюсов (2 млрд. лет). Шеклтон станет важной мишенью для будущих исследований, как с лунной орбиты, так и на поверхности Земли.
