Поверхность Луны химически несимметрична. Согласно новым данным, это связано с тем, что мантия Луны перевернулась вверх дном, когда Луна была еще молода. То, что у спутника Земли было сверху, оказалось внизу, а то, что было внизу, вышло на свет.
Исследователи Луны десятилетиями задумывались о возможности переворота лунной мантии. Под руководством планетарных ученых Вейганга Лианга и Адриена Броке из Университета Аризоны исследовательская группа обнаружила, что карта гравитации Луны наилучшим образом соответствует этой модели переворота.
В результате серии моделирований команда показала, как гравитационные аномалии на ближней стороне Луны совпадают с присутствием и расположением пород, содержащих плотные минералы, которые сохранились с давних времен Луны. Более того, ученые определили время, когда произошел этот переворот: примерно 4,22 млрд лет назад, в начале истории Солнечной системы, вскоре после образования Луны из обломка Земли, отколовшегося в результате столкновения.
На ближней стороне Луны находится участок с необычным составом, содержащий металлы, такие как калий, редкоземельные элементы и фосфор. Эта область пересекается с областями лунного базальта, богатого минералом ильменитом, который включает в себя титан и железо. Примечательно то, что более плотные минералы находятся на поверхности, хотя выше должны были подняться менее плотные скалы. Это явление можно объяснить геодинамическими процессами при образовании Луны: магма, остывая, формировала кору и мантию, в результате чего плотные минералы кристаллизовались.
Эти плотные минералы должны уйти вглубь лунного ядра. Однако ученые, не проведя моделирование формирования Луны, не могли утверждать, что именно произошло. Возможно, после перехода вглубь образования снова нагрелись и поднялись, перевернув мантию. Это объяснило бы КРИП-террен и титаном богатые базальты, выбрасываемые на поверхность вулканизмом. Оба набора элементов должны были быть равномерно распределены, но это не так.
Связь с ударом на дальней стороне Луны может объяснить концентрацию некоторых элементов на другой стороне Луны. Одно из объяснений связано с бассейном Южного полюса-Эйткена на дальней стороне Луны, сильный удар оставил кратер, который покрыл более четверти поверхности Луны.
Этот удар породил горячее пятно, которое могло привести к миграции КРИП и ильменита от ударного места, концентрируя их на ближней стороне планеты. Поскольку это происходило под поверхностью, мы на самом деле не можем этого видеть. Но исследователи предполагают, что такая миграция должна была оставить характерные гравитационные следы.
Исследователи построили модели лунного переворота с помощью ильменита для изучения изменений гравитационных паттернов, вызванных концентрациями материалов под лунной корой.
Результаты показали определенный многоугольный паттерн гравитационных аномалий. Данные были сопоставлены с информацией, собранной орбитальными аппаратами GRAIL НАСА, которые картографировали гравитацию на Луне более года. Паттерны, полученные из модели лунного мантийного переворота, совпали с наблюдениями GRAIL. Модель также показала скорость эволюции паттерна, определяя время переворота не менее чем 4,22 млрд лет назад.
Исследователи утверждают: гравитационные аномалии, обнаруженные в результате их работы, подтверждают версию о том, что процесс окончательного просачивания плотных материалов на Луне привел к формированию листовидных деформаций, сохраняющихся на протяжении геологической истории. Таким образом, гравитационное поле Луны является ключевым источником информации об историческом процессе переворота лунной мантии, которое считается одним из важнейших событий в ранней истории спутника Земли.
Сокращение размера Луны вызывает образование разломов и толчки на южном полюсе, создавая угрозу для лунных аванпостов. Результаты недавно опубликованнойстатьи старшего научного сотрудника Смитсоновского института Томаса Р. Уоттерса свидетельствуют, что южный полярный регион испытал на себе последствия сокращения Луны. Глобальное сжатие Луны привело к образованию молодых лопастных надвиговых уступов вблизи и внутри некоторых регионов, которые НАСА предложило для высадки пилотируемой «Артемиды III».