Под крупнейшим кратером Луны нашлось нечто, чью массу даже видавшие виды планетологи не решились назвать скромной. Это не астероид, висящий в пустоте, а гигантское скопление плотного вещества, погребённое на глубине в сотни километров, словно древний клад, запечатанный каменной толщей. Самое поразительное — саму структуру никто не видел, её выдала только гравитация: зонды-близнецы, годами кружившие вокруг Луны, засекли на обратной стороне отчётливую гравитационную аномалию. По прикидкам учёных, размеры обнаруженного сгустка сопоставимы с металлической глыбой, которая в пять раз превышает Большой остров Гавайи. И у того, что это такое, сегодня есть лишь два правдоподобных объяснения, каждое из которых тянет за собой целую цепочку пересмотров в наших представлениях о юности Солнечной системы.
Два объяснения одной загадки
Место действия — бассейн Южный полюс — Эйткен, он же SPA. Это не просто большая вмятина, а настоящий планетарный шрам, оставшийся после удара, который по силе трудно вообразить. Диаметр кратера около двух с половиной тысяч километров: если приложить эту линейку к карте Земли, она накроет расстояние от Москвы до Лондона без остатка. Глубина достигает восьми километров — Марианская впадина скромно отдыхает в сторонке, потому что лунный провал почти на полтора километра глубже. А главное — этот удар произошёл примерно четыре миллиарда лет назад, когда Луна ещё не остыла толком, а планеты-эмбрионы то и дело врезались друг в друга, словно бильярдные шары в разгар безумной партии. Казалось бы, такие катастрофы должны оставлять после себя зону разрежения: масса выбрасывается наружу, часть улетает в космос, и под днищем кратера остаётся гравитационный «недовес». Но только не здесь.
Когда в рамках миссии NASA GRAIL два одинаковых зонда, получивших имена Ebb и Flow, начали свой синхронный танец над Луной, они регистрировали малейшие изменения расстояния между собой — точность была такая, будто мерили десятые доли микрона на орбите. Пролетая над SPA, аппараты вдруг зафиксировали мощнейший избыток массы: невидимый балласт тянул их к себе чуть сильнее. Сопоставив данные с топографическими картами, команда под руководством Питера Джеймса из Бэйлорского университета поняла, что под южной частью кратера лежит колоссальная аномалия. Позже, объясняя масштабы находки, Джеймс скажет так: «Представьте, что вы берёте груду металла, в пять раз превышающую размер Большого острова Гавайи, и закапываете её под землю. Именно столько неожиданной массы мы обнаружили». В переводе на человеческий язык — там, в лунных недрах, прячется что-то чудовищно тяжёлое, чего там быть вроде как не должно.
Первая гипотеза, объясняющая природу этой тяжести, одновременно является и самой захватывающей. Возможно, под кратером до сих пор покоятся остатки самого ударника — того астероида (или, вернее, протопланеты), что пробил бассейн миллиарды лет назад. Расчёты показывают: если бы лунная мантия в момент удара оказалась достаточно вязкой и не слишком горячей, металлическое железо-никелевое ядро пришельца не успело бы утонуть. Вместо того чтобы провалиться к центру Луны, оно застряло бы в верхней мантии, как кусок свинца в мёде. Такую модель называют замедленной дифференциацией. Сам Питер Джеймс в интервью чётко описал эту идею: «Мы провели расчёты и показали, что достаточно рассеянное ядро астероида, создавшего удар, может оставаться взвешенным в мантии Луны до сегодняшнего дня, вместо того чтобы опуститься к лунному ядру». Если версия верна, под нашими ногами (в буквальном смысле, если мы когда-нибудь ступим на ту сторону) лежит законсервированное вещество чужого мира — капсула времени с момента до образования планет земного типа.
Вторая версия не менее интересна, хотя и чуть менее кинематографична. На заре своей истории Луна почти целиком была покрыта океаном расплавленной магмы. По мере её остывания запустился грандиозный химический конвейер: лёгкие минералы, такие как плагиоклаз, всплывали наверх, образуя будущую кору, а тяжёлые, богатые железом и титаном, опускались вниз. К таким тяжеловесам относятся ильмениты. Но идти стройными рядами на дно они не обязаны — конвективные течения в магме запросто могли сгрести плотные оксиды в огромные кучи, создав локальные «карманы» повышенной плотности. Мария Зубер, руководившая миссией GRAIL, в момент публикации результатов так сформулировала эту дилемму: «Наша команда во главе с Питером выдвинула две возможности для объяснения массы. Первая — концентрация металлических окислов, оставшихся от последних стадий охлаждения и кристаллизации глобального океана магмы, который когда-то покрывал Луну. Другая вероятность в том, что масса представляет собой металлическое ядро импактора, породившего бассейн, — очень захватывающая возможность, которую мы будем исследовать дальше». Бассейн SPA в этом сценарии всего лишь обнажил один из таких древних «слитков» или повлиял на их перераспределение, облегчив гравитационный сигнал.
Что может дать «Юйту-2»
Сидеть в кабинете и строить модели, конечно, увлекательно, но любой учёный предпочтёт моделям прямой взгляд на место преступления. Третьего января 2019 года произошло событие, которое до сих пор считается вехой в истории космонавтики: китайская станция «Чанъэ-4» мягко опустилась на дно кратера Фон Карман, лежащего аккурат в пределах бассейна SPA. Это была первая в истории посадка на обратную сторону Луны — ту самую, которую мы никогда не видим с Земли, и связь с которой возможна только через спутник-ретранслятор «Цюэцяо», зависший на вытянутой орбите в точке Лагранжа. Из посадочного модуля выполз небольшой, размером с письменный стол, шестиколёсный робот по имени «Юйту-2» — «Нефритовый заяц». Он был сконструирован не для скоростных гонок: за годы работы он с черепашьим упорством осилил более полутора километров, каждые две недели засыпая на время лютой лунной ночи и просыпаясь с первыми лучами солнца.
Научное оснащение «Зайца» не пробьёт толщу в сотни километров до предполагаемого металлического гиганта — у него нет гигантского бура. Но в его арсенале есть кое-что поважнее для первого этапа расследования: спектрометры видимого и инфракрасного диапазонов и георадар, способный прощупать поверхностный реголит на десятки метров. Логика подсказывает: удар, создавший SPA, вырвал колоссальное количество глубинного вещества и перемешал его с обломками самого ударника и окружающих пород. Анализируя химический состав разбросанного вокруг материала, «Юйту-2» ищет характерные подсказки. Если спектрометры зафиксируют соотношение железа и титана, типичное для ильменита, это склонит чашу весов в пользу магматической гипотезы. Если же в данных мелькнёт сигнатура, напоминающая железные метеориты, — шансы астероидной версии резко возрастут. Это работа, похожая на восстановление картины преступления по микроскопическим брызгам.
Конечно, давать окончательный ответ только по поверхностным пробам никто не планирует. Нужно прямое зондирование глубины — бурение или сеть сейсмометров, расставленных в южных полярных регионах. Именно туда смотрят все крупные игроки: американская программа «Артемида» нацеливается на высадку астронавтов в районе южного полюса Луны, а китайское космическое агентство уже приступило к проработке следующих автоматических миссий. «Чанъэ-6» недавно впервые доставила на Землю грунт с обратной стороны, и это только начало. В перспективе же учёные мечтают о повторении эксперимента «Аполлонов» — развёртывании долговременной сети пассивных сейсмометров, которая нарисует трёхмерную картину плотностей под кратером, показав наконец, что именно прогнуло дно SPA более чем на восемьсот метров вниз.
Почему это важно
Можно пожать плечами и спросить: ну подумаешь, кусок металла под Луной — что это меняет для жителя Земли? На самом деле меняет многое, и не только для специалистов по планетам. Луна в отличие от Земли, которая переплавляла свои недра тектоникой плит и сглаживала эрозией всё, что можно, — абсолютный геологический архив. Всё, что происходило на ней в первые сотни миллионов лет после её рождения, так и осталось лежать практически нетронутым. Если аномалия под SPA окажется ядром дифференцированной протопланеты, это будет означать, что такие обломки строительного материала Солнечной системы могут «консервироваться» внутри крупных тел на миллиарды лет. Мы получим уникальную возможность изучить вещество, которое в противном случае навсегда осталось бы недосягаемым, расплавившись в земных недрах ещё до появления первых континентов.
Если же прав окажется сценарий с магматическим океаном и его тяжёлыми осадками, перед наукой откроется совсем другая глава. Это скорректирует модели того, как остывают и дифференцируются молодые планеты, покажет, что плотные минералы не всегда равномерно проваливаются к ядру, а могут формировать локальные мегаскопления. А процессы, которые мы уточним на Луне, будут автоматически примерены и на Землю, Марс, Венеру, Меркурий — на все каменные тела, которые прошли через ту же стадию расплавленного хаоса. Иными словами, загадка лунного «слитка» — это ключ к пониманию юности целого класса миров. Как ещё раз подчеркнул Питер Джеймс, «бассейн Южный полюс — Эйткен — одна из лучших естественных лабораторий для изучения катастрофических ударных событий, древнего процесса, который сформировал все видимые нами сегодня каменистые планеты и луны». Лаборатория эта находится ближе, чем нам кажется, и пока «Нефритовый заяц» медленно утюжит лунный грунт, планетологи по обе стороны океана продолжают ждать момента, когда тяжёлая завеса под кратером наконец приоткроется. А вместе с ней — и то, как выглядела Солнечная система до того, как стала похожа на себя.
Подписывайтесь на канал, чтобы не пропустить новые статьи и ставьте нравится.
