Учёные, изучающие причины неодинакового облика двух полушарий Луны, получили новые данные, которые могут пролить свет на эту давнюю загадку. Группа исследователей под руководством профессора Хэцзю Хуэя из Нанкинского университета проанализировала лунные породы, доставленные китайской миссией «Чанъэ-6» (CE6), и обнаружила свидетельства того, что миллиарды лет назад облик Луны определили масштабные перемещения расплавленной породы.
• Переход на зимнее время в 2026 году: придется ли россиянам переводить часы
Специалисты изучили химический состав трёх типов лунных пород: анортозитов, пород магнезиальной серии и морских базальтов. Эти образцы с обратной стороны Луны они сравнили с материалом, собранным на видимой стороне в ходе миссий «Аполлон» и «Чанъэ-5». Результаты указывают на то, что заметные различия между полушариями Луны возникли из-за крупномасштабной циркуляции, вызванной нагревом в древнем лунном магматическом океане (ЛМО), после того как Луна оказалась в приливном захвате по отношению к Земле.
Обращённая к Земле сторона Луны выглядит совершенно иначе, чем полушарие, которое от нас постоянно скрыто. На видимой стороне простираются обширные равнины из тёмного вулканического базальта, и там же отмечается повышенная концентрация калия, редкоземельных элементов и фосфора (KREEP). Обратная сторона, напротив, занята древними сильно кратерированными нагорьями с гораздо более толстой корой и сравнительно небольшим числом вулканических равнин. О причинах такой неоднородной структуры учёные спорят уже не одно десятилетие. Среди предлагавшихся версий были различия в циркуляции первичного магматического океана Луны, крупное столкновение, нагрев под действием гравитационных приливов и неравномерное развитие лунной коры. Однако ни одна из этих идей не получила всеобщего признания.
Ещё один важный вопрос оставался без ответа. Хотя контрасты между двумя полушариями отчётливо видны на поверхности и в пределах коры, учёные не знали, распространяются ли подобные различия глубоко в лунную мантию. Возможность разобраться в этом появилась в 2024 году, когда «Чанъэ-6» стала первой миссией, доставившей образцы с обратной стороны Луны. Впервые у исследователей появилась возможность напрямую сравнить породы, собранные в обоих лунных полушариях.
• Пришла повестка на Госуслуги: что грозит россиянам за неявку в военкомат
Анализ выявил важное сходство под контрастирующими поверхностями Луны. Базальты, доставленные «Чанъэ-6», несут химические признаки того, что они образовались из обеднённого мантийного материала, во многом похожего на низкотитанистые базальты, привезённые астронавтами «Аполлона». Это говорит о том, что мантийные кумуляты — минералы, накопившиеся при кристаллизации лунного магматического океана, — существенно не различаются по составу между двумя полушариями. Дополнительное подтверждение исследователи нашли в породах магнезиальной серии. Эти породы формируются при взаимодействии коры и мантии, когда часть накопленного мантийного материала частично плавится. Их магнезиальное число (Mg#) служит важным показателем состава исходного мантийного материала. Поскольку образцы магнезиальной серии из «Чанъэ-6» и «Аполлона» имеют близкие значения Mg#, учёные заключили, что мантийные кумуляты под обеими сторонами Луны обладают в целом схожими химическими характеристиками. Иными словами, материалы, кристаллизовавшиеся из первичного магматического океана Луны, не обнаруживают значительного композиционного разделения между видимой и обратной сторонами.
Если мантия выглядит относительно однородной по составу, то лунная кора демонстрирует куда более выраженный контраст. Анортозитовые образцы, доставленные «Чанъэ-6», имеют более высокие пиковые значения Mg#, чем сопоставимые образцы «Аполлона», что указывает на большее содержание магния в коре обратной стороны. Это согласуется с более ранними дистанционными наблюдениями за Луной. Исследователи также выявили важные химические различия в породах магнезиальной серии. Образцы «Чанъэ-6» содержат крайне низкие концентрации редкоземельных элементов и имеют более низкие отношения тория к самарию (Th/Sm), чем их аналоги с «Аполлона». Эти различия допускают два объяснения. Либо магмы магнезиальной серии на обратной стороне формировались без существенного участия материала, богатого KREEP, либо слой, содержащий эти элементы, развивался по Луне неравномерно, из-за чего два полушария получили разный химический состав.
Объединив эти данные, исследователи построили модель, которая может объяснить, как Луна приобрела два столь разных лица. Согласно предложенному сценарию, ранний магматический океан Луны сначала остывал и кристаллизовался относительно равномерно. Этот процесс создал первые мантийные кумуляты и анортозитовую кору ещё до того, как Луна оказалась в приливном захвате по отношению к Земле. Ситуация изменилась, когда Луна перешла на орбиту, при которой к нашей планете всегда обращено одно и то же полушарие. В то время Земля и Луна располагались гораздо ближе друг к другу, и гравитационные приливные силы генерировали больше тепла на видимой стороне Луны, чем на обратной. Этот неравномерный нагрев создал разницу температур в расплавленных недрах Луны и запустил крупномасштабную горизонтальную циркуляцию. Горячая магма двигалась с видимой стороны к обратной, увлекая за собой ранее сформированный богатый магнием анортозитовый материал. Со временем это перемещение накопило на обратной стороне больше коркового материала, что помогает объяснить, почему это полушарие получило более толстую кору с повышенным содержанием магния. В то же время оставшийся расплавленный материал преимущественно устремлялся к видимой стороне. В результате на обратной стороне образовались лишь относительно тонкие слои, обогащённые KREEP и ильменитсодержащими кумулятами (IBC), тогда как больше этих поздних материалов сосредоточилось на видимой стороне. Эта модель циркуляции магмы, вызванной нагревом, даёт возможное объяснение тому, почему Луна имеет химически схожую мантию, но столь разительно различающуюся кору. Связав недавно проанализированные образцы «Чанъэ-6» с ранней тепловой историей Луны, эти результаты дают новое понимание процессов, сформировавших ближайшее к Земле небесное тело.
Читайте также:
• Когда менять резину на зимнюю: температура уже важнее даты в календаре
• Когда начнутся осенние каникулы: сколько будут отдыхать школьники
• Что изменилось с 1 октября: ЖКХ, ипотека, налоги и пособия по новым правилам