Планетологи выяснили, что различия между видимой и обратной сторонами Луны могут быть связаны с тем, что радиоактивные элементы распределены по ее мантии неоднородно. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Geoscience.
"На поверхности Луны сохранились следы геологических процессов, которые протекали в первые дни существования Солнечной системы. В частности, на ее видимой стороне есть регионы с уникально высокой концентрацией урана и тория. Если мы узнаем, как возник этот избыток, то поймем, как возникла Луна и какие условия царили на Земле в то время", –
рассказал один из авторов исследования, геолог из Технологического института Токио (Япония) Матье Лановилль.
В отличие от относительно "плоской" видимой стороны, обратная сторона Луны покрыта множеством холмов, расселин и кратеров. Замеры силы притяжения нашего спутника показывают, что его видимая половина тяжелее невидимой, а кратеры на поверхности последней заметно глубже, а лунная кора – относительно тоньше.
Астрономы достаточно давно пытаются понять, с чем это связано. В частности, некоторые планетологи считают, почти сразу после формирования Луны на ее поверхность упал один или несколько "зародышей" планет. Это может объяснить и необычный изотопный состав Луны, и различия между полушариями спутника.
Лановилль и его коллеги нашли более простое и правдоподобное объяснение этим различиям. Они просчитали, как была устроена мантия новорожденной Луны сразу после столкновения ее прародительницы, Тейи, с Землей.
Планетологи предполагают, что следы первых стадий формирования Луны можно найти в особых породах на ее поверхности, которые геологи называют KREEP. Эти минералы особенно богаты калием (K), редкоземельными элементами (REE) и фосфором (P). Десятки фрагментов этих пород, которые сформировались от 4,3 до 3,9 млрд лет назад, доставили на Землю экспедиции программы Apollo.
Главная необычная особенность KREEP-отложений заключается в том, что в этих породах содержится примерно в 700 раз больше урана и тория, чем в примитивных астероидах-хондритах, которые сложены из первичной материи Солнечной системы. Это натолкнуло геологов на мысль, что радиоактивные вещества и вырабатываемое ими тепло играли важную роль в формировании Луны и геологических процессах в ее недрах.
Руководствуясь этой идеей, Лановилль и его команда попытались воспроизвести в экспериментах процесс формирования KREEP и всех лунных пород в целом. Для этого ученые создали их искусственный аналог из образцов лавы двух земных вулканов.
Опыты показали, что скопления KREEP в мантии действительно должны были играть важную роль в процессе формирования недр Луны, разогревая их и поддерживая в расплавленном состоянии значительно дольше, чем геологи предполагали раньше. Учитывая, что на видимой стороне нашего спутника этих пород гораздо больше, можно сделать вывод, что она застыла позже, чем противоположное полушарие Луны.
Подобные различия в поведении мантии и коры Луны, как считают исследователи, объясняют, почему облик ее полушарий так сильно отличается. В частности, их расчеты указывают на то, что недра видимой стороны Луны произвели примерно от 4 до 13 раз больше магмы, чем другая ее половина. В результате сформировались обширные лунные "моря" – следы гигантских излияний лавы, а также более толстая кора, которой нет на другой стороне Луны, заключают авторы статьи.