Один из самых больших кратеров в Солнечной системе находится на нашей Луне. Он называется бассейном Южного полюса-Айткена (СПА) и имеет диаметр 2500 км (1600 миль) и глубину 13 км (8,1 миль). Новое исследование говорит, что бассейн может содержать огромный кусок металла, который больше, чем Большой остров Гавайев.
Исследование под названием «Глубокая структура лунного бассейна Южного полюса-Эйткена» опубликовано в «Геофизических исследовательских письмах». Ведущий автор - Питер Б. Джеймс, доцент кафедры планетарной геофизики в Колледже искусств и наук Бейлора. Он основан на данных миссии НАСА «Лаборатория гравитационного восстановления и интерьера» (GRAIL).
Бассейн SPA является крупнейшим общепризнанным ударным кратером в Солнечной системе. Его нельзя увидеть с Земли, потому что он находится на противоположной стороне Луны. Он имеет овальную форму, и если бы он был на Земле, он простирался бы от Уэйко, штат Техас, до Вашингтона, округ Колумбия. С глубиной 13 км кратер примерно в шесть раз глубже, чем он широкий. Его статус одной из старейших, хорошо сохранившихся структур на Луне делает бассейн СПА предметом большого научного интереса.
Под этим гигантским кратером похоронен огромный кусок металла.
«Представьте себе, что вы берете груду металла в пять раз больше, чем Большой остров Гавайи, и закапываете ее под землей. Это примерно, сколько неожиданной массы мы обнаружили », - сказал ведущий автор. Питер Б. Джеймс.
Масса, вероятно, находится в сотнях миль от поверхности Луны, но, как говорится в статье: «Это может быть аномалия большой плотности, распределенная по скромному диапазону глубин, или аномалия тонкой плотности, распределенная по глубине мантии. »
Миссия НАСА GRAIL была начата в 2011 году и потратила около года на составление карт гравитации Луны, прежде чем врезаться в Луну за один последний маневр. Грэйл использовал два космических корабля на одной и той же лунной орбите. Их называли GRAIL-A и GRAIL-B или Ebb and Flow.
Когда EBB и FLOW пролетали над областями с разными массами, они немного смещались друг к другу или от них. Прецизионные приборы на космическом корабле GRAIL измеряют эти изменения, и эти данные использовались для создания изображения гравитационного поля Луны с высоким разрешением.
Одна из научных целей GRAIL состояла в том, чтобы определить подземную структуру ударных бассейнов и происхождение лунных масконов (массовых концентраций). Это исследование вытекает из этих усилий и объединяет данные GRAIL с данными с Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO).
«Когда мы объединили эти данные GRAIL с данными лунной топографии с лунного разведывательного орбитального аппарата, мы обнаружили неожиданно большое количество массы в сотнях миль под бассейном Южного полюса-Эйткен», - сказал Джеймс.
Какова бы ни была эта плотная материя, по словам Джеймса, она опускает пол кратера более чем на полмили. Компьютерное моделирование предполагает, что масса могла быть огромным куском никеля и железа, и что это было ядро астероида, который ударил по Луне и поселился в верхней мантии.
«Одно из объяснений этой дополнительной массы заключается в том, что металл из астероида, который образовал этот кратер, все еще находится в мантии Луны», - сказал Джеймс в пресс-релизе. Согласно новой статье, «избыточная масса, наблюдаемая в мантии, приблизительно эквивалентна… железно-никелевому ядру диаметром 95 км в мантии Луны».
Они сделали Математику, и Математика Сказала ...
«Мы сделали математику и показали, что достаточно рассеянное ядро астероида, которое оказало воздействие, могло оставаться подвешенным в мантии Луны до сегодняшнего дня, а не погружаться в ядро Луны», - сказал Джеймс.
Но это не единственная возможность. Просто очевидный.
Масса материала может быть пережитком формирования Луны. Возможно, это концентрация плотных оксидов с последней стадии затвердевания лунного магматического океана. Луна была сформирована около 4,51 миллиарда лет назад, вероятно, в результате столкновения Земли с древней протопланетой под названием Тейя. Вскоре после его образования, 4,5 миллиарда лет назад, его магматические океаны охладились и затвердели. По мере их охлаждения и затвердевания одним из последних образовавшихся оксидов был бы FeTiO3, также известный как ильменит. Это очень плотно и может объяснить аномалию.
Трудно определить точную природу материала под бассейном SPA. Представляется крайне маловероятным, что огромная концентрация железа и никеля, если это так, находится прямо под одним из самых больших ударных кратеров Солнечной системы, без того, чтобы оба были соединены.
Если это было результатом удара астероида, когда это произошло? Как сказал Джеймс Space Magazine: «Мы не знаем, но если Луна была слишком горячей во время удара, плотный металл из ядра ударника, вероятно, должен был опуститься до самого ядра Луны, и в этом случае мы бы этого не увидели ».
Сохранившийся ободок кратера вокруг SPA предоставляет важные доказательства для определения времени воздействия. Как сказал Джеймс Space Magazine: «Мы также не увидели бы сохраненный обод, если бы SPA образовался в океане магмы. Поэтому у Луны, скорее всего, была возможность немного остыть до того, как это произошло ».
Это отличается от других кратеров
Бассейн СПА отличается от других ударных кратеров на Луне. У других кратеров наблюдаются аномалии гравитационного эффекта, но у SPA нет. Джеймс рассказал Space Magazine, что SPA «обладает широкой областью слабой гравитации, связанной с топографической депрессией, которая создается аномалией плотной мантии, отягощающей поверхность Луны».
По словам Джеймса, бассейн является «одной из лучших естественных лабораторий для изучения катастрофических воздействий, древнего процесса, сформировавшего все каменистые планеты и луны, которые мы видим сегодня».
Раскрытие секретов SPA бассейна потребует дополнительной работы. Исключение удара астероида или оксидов от затвердевания магмы как причины аномалии потребует улучшенного моделирования. Как сказал Джеймс Space Magazine: «Лучший способ исключить тот или иной сценарий - это выполнить новые и лучшие симуляции».
Источники:
- Пресс-релиз: Массовая аномалия обнаружена под самым большим кратером Луны
- Исследовательская работа: Глубокая структура лунного Южного полюса - бассейн Айткена
- Вход в Википедию: Южный полюс - бассейн Айткен
- НАСА: Миссия GRAIL
