Планетологи определили, что источником базальтов, добытых станцией «Чанъэ-6», была заметно обедненная редкоземельными элементами мантия из глубоких или неглубоких слоев Луны. Это означает, что первоначально глобального различия между полушариями Луны могло не быть, а крупные ударные события способны вызвать плавление и поднятие к поверхности мантии. Статья опубликована в Nature.
Китайская станция «Чанъэ-6» летом прошлого года впервые доставила на Землю почти два килограмма лунного грунта с обратной стороны Луны. Он был добыт из кратера Аполлон в гигантском ударном бассейне Южный полюс — Эйткен в южном полушарии Луны. Анализ образцов и их сравнение с результатами исследований грунта с видимой стороны Луны позволят понять состав лунной мантии, а также разобраться в природе различий двух сторон Луны, которая объясняется рядом теорий. В частности, ученые уже выяснили, что доставленный грунт представляет собой смесь местных базальтов и небазальтовых выбросов из окрестностей, а также то, что базальты на обратной стороне Луны содержат меньше воды, чем на видимой.
Группа планетологов во главе с Вэй Яном (Wei Yang) из Китайской академии наук опубликовала новые результаты петрологического и геохимического анализа частиц лунного грунта, привезенного «Чанъэ-6». 16 фрагментов базальтов изучались при помощи сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа. Четыре наиболее крупных фрагмента, каждый массой более 30 миллиграммов, также исследовали методами рентгенофлуоресцентного анализа и масс-спектрометрии с термической ионизацией. Результаты анализа сравнивали с данными по лунному грунту, привезенному на Землю астронавтами в ходе программы «Аполлон».
Изученные базальты состоят в основном из клинопироксена (46–70 объемных процентов), плагиоклаза (22–50 объемных процентов) и ильменита (менее 7 объемных процентов), а также небольших количеств кремнезема, оливина, ульвошпинелида, троилита, фосфатов кальция и цинкосодержащих минералов. Датировка возраста кристаллизации минералов в 15 образцах свинец-свинцовым методом дает оценку уровня 2,807 миллиарда лет.
Базальты также характеризуются низким содержанием оксидов титана, алюминия и калия. По сравнению с малообогащенными титаном образцами базальта, добытыми в ходе полетов «Аполлона-12» и «Аполлона-15», образцы, привезенные «Чанъэ-6», содержат больше оксида железа и мало магния. Базальты также характеризуются малыми значениями изотопных отношений 87Rb/86Sr и 147Sm/144Nd, крутым профилем распределения содержания тяжелых редкоземельных элементов и небольшой отрицательной европиевой аномалией.
Исследователи сравнили результаты анализа грунта с четырьмя моделями кристаллизующегося лунного магматического океана с начальной глубиной 600 километров, чтобы понять источник базальтов, найденных станцией. Предполагается, что резервуар, из которого возникли базальты, содержал сильно обедненные редкоземельными элементами породы. Такой источник мог быть глубоким и возникнуть на ранних стадиях кристаллизации магматического океана. Если учесть, что наиболее обедненные образцы мантии с видимой и обратной стороны Луны обладают некоторым сходством, то свойства их источников во время кристаллизации океана были схожими, а различия между полушариями возникли позднее.
Альтернативная идея предполагает, что источник базальтов, добытых «Чанъэ-6», был неглубоким (менее 250 километров), и обеднение элементами произошло на этапе плавления участка верхней мантии, вызванного либо вулканизмом, либо ударным событием, сформировавшим бассейн Южный полюс — Эйткен. В последнем случае такой катаклизм приведет также к потере летучих элементов и фракционированию летучих изотопов, что может быть подтверждено новыми исследованиями.