Независимо от того, где вы находитесь на Земле, вы можете видеть только одно лицо Луны. Другая его щека вечно отвернута от нашей планеты, и эта дальняя сторона гораздо более испещрена кратерами, чем та, что обращена к нам.
Ближняя сторона Луны покрыта лунными морями, обширными равнинами вулканического базальта, которые выглядят как темные пятна, когда мы смотрим на наш спутник. Причина этого двуликого вида осталась загадкой, которая сохраняется с тех пор, как первый космический корабль облетел Луну в 1960-х годах. Но новая симуляция могла бы решить загадку эпохи Аполлона.
Соединяя воедино различные особенности, компьютерные модели подтверждают идею о том, что массивное лунное столкновение когда-то всплыло на поверхность ближней стороны Луны в потоках лавы. Различия более чем глубоки, поскольку они также отражаются в различных геологических составах на каждой стороне Луны.
Астрономы давно подозревали, что ближняя сторона когда-то была покрыта морем магмы, которая при охлаждении сглаживала скалистый ландшафт, создавая темные пятна, которые мы видим сегодня. Но причина этой вулканической активности вызывает споры.
Массивный кратер на южном полюсе Луны, известный как бассейн Южный полюс-Эйткен (SPA), может объяснить различия.
Этот бассейн является остатком одного из крупнейших и старейших столкновений на Луне. Моделирование показывает, что событие SPA, которое произошло около 4,3 миллиарда лет назад, произошло как раз в нужное время и в нужном месте, чтобы инициировать изменения только на одной стороне лунной мантии.
Огромное количество тепла, образовавшееся в результате удара, могло нагреть верхнюю часть мантии на ближней стороне до такой степени, что, по мнению экспертов, привело бы к концентрации калия, редкоземельных элементов, фосфора и элементов, выделяющих тепло, таких как торий.
На сегодняшний день именно такой состав ученые обнаружили в образцах лунных пород с ближней стороны, особенно в Procellarum KREEP Terrane (PKT), большой области, известной этой композиционной аномалией.
«Мы показываем, что при любых возможных условиях в то время, когда сформировался SPA, он в конечном итоге концентрирует эти выделяющие тепло элементы на ближней стороне», — объясняет планетолог Мэтт Джонс из Университета Брауна.
«Мы ожидаем, что это способствовало плавлению мантии, из-за которого образовались потоки лавы, которые мы видим на поверхности».
Последствия события SPA, вероятно, продолжались бы сотни миллионов лет.
В моделировании самая древняя ближняя вулканическая равнина изверглась через 200 миллионов лет после ударных событий. Фактически, интенсивные эпизоды вулканической активности продолжались на ближней стороне Луны до 700 миллионов лет после удара.
По мнению экспертов, причина, по которой эта сторона Луны сильнее отреагировала на удар, заключается как в том, где в месте удара был сосредоточен перенос выделяющих тепло материалов, так и в небольших изменениях гравитации.
В каждом рассмотренном исследователями сценарии верхняя мантия в южном полушарии нагревалась и начинала течь к северному полушарию, путешествуя по ближней стороне.
Между тем верхняя мантия на дальней стороне оставалась слишком холодной, чтобы распределять тот же материал аналогичным образом.
Это различие вполне могло породить асимметрию, наблюдаемую в двух гранях Луны.
«Как сформировался ПКТ, пожалуй, самый важный открытый вопрос в науке о Луне», — говорит Джонс.
«И столкновение Южного полюса с Эйткеном — одно из самых значительных событий в истории Луны. Эта работа объединяет эти две вещи, и я думаю, что наши результаты действительно впечатляют».