Массивный бассейн Южный полюс-Эйткен (SPA) является одной из доминантных особенностей Луны, хотя он не виден с Земли. Он находится на обратной стороне Луны и виден только космическим кораблям. Это одно из крупнейших столкновений в Солнечной системе, и по нему остается много нерешенных вопросов. Какой тип ударника создал его? Где оказался выброшенный материал? Возможно ли и стоит ли его исследовать?
Но самый большой вопрос может заключаться в следующем: сколько ему лет?
Бассейн SPA имеет диаметр около 2500 км (1600 миль) и глубину от 6,2 до 8,2 км (3,9–5,1 мили). Исследования показывают, что это старейший ударный бассейн Луны, который, вероятно, образовался между 4,2 и 4,3 миллиарда лет назад. Это ставит его в самый интенсивный период бомбардировки внутренней части Солнечной системы. Но ведутся споры о точности этой даты. Более точные измерения помогут ученым понять историю Солнечной системы и периоды бомбардировок, которые помогли ее сформировать.
Исследователи из Манчестерского университета и других учреждений занялись проблемой возраста СПА. Их результаты опубликованы в статье в журнале Nature Astronomy под названием «Доказательства возраста Южного полюса Луны – бассейна Эйткен – 4,33 миллиарда лет». Ведущий автор — профессор Кэтрин Джой из Манчестерского университета.
«Последствия наших открытий выходят далеко за пределы Луны. Мы знаем, что Земля и Луна, вероятно, испытали подобные воздействия в своей ранней истории, но записи о камнях с Земли были утеряны».
Соавтор доктор Ромен Тартезе, Манчестерский университет
Что бы ни ударило по Луне, последствия были катастрофическими. По некоторым оценкам, диаметр ударного элемента составлял 200 км, что было намного массивнее, чем ударный элемент Чиксулуб диаметром 10 км, который положил конец динозаврам. Этот массивный энергетический удар представляет собой ключевое событие во внутренней истории Солнечной системы.
«Определение времени этого катастрофического события является ключом к пониманию начала эпохи формирования лунного бассейна, а также к пониманию истории ударных бомбардировок внутренней части Солнечной системы», — пишут исследователи. «Несмотря на это, возраст формирования бассейна СПА остается слабо определённым».
Внутренние тела Солнечной системы подверглись нападению комет и астероидов. На Земле свидетельства этих воздействий в основном стерты миллиардами лет тектоники плит и выветривания. Есть лишь слабые свидетельства большинства столкновений. Ударный кратер Вредеворт в Южной Африке был создан массивным ударным объектом около двух миллиардов лет назад. Он настолько разрушен, что ученые не уверены, насколько велика была первоначальная ударная структура.
Поскольку характеристики воздействия Земли неполны, ученые изучают лунную поверхность, чтобы понять историю бомбардировок Земли и Луны. К счастью, некоторые свидетельства с поверхности Луны попали на Землю в виде образцов, собранных спускаемыми аппаратами. Некоторые случайные доказательства также приходят в виде метеоритов.
Соавтор исследования доктор Ромен Тартезе, старший преподаватель Манчестерского университета, сказал: «Последствия наших результатов выходят далеко за пределы Луны. Мы знаем, что Земля и Луна, вероятно, испытали подобные воздействия в своей ранней истории, но записи о камнях с Земли были утеряны. Мы можем использовать то, что мы узнали о Луне, чтобы получить представление об условиях на Земле в тот же период времени».
Когда большой ударник, движущийся быстро, ударяется о каменистую планету или луну, он высвобождает много энергии. Удар может разнести обломки по поверхности и даже отправить некоторые из них в космос. Ученые изучили множество метеоритов, образовавшихся в результате ударов Луны и Марса, и многому научились, изучая их. На самом деле их так много, что они смогли классифицировать многие метеориты в соответствии с их родительскими астероидными телами.
По крайней мере, один обломок от удара достиг Земли: лунный метеорит под названием Northwest Africa 2995.
На протяжении многих лет разные исследователи исследовали NWA 2995. Сравнивая ее с образцами Аполлона, они обнаружили, что она имеет такое же соотношение изотопов кислорода, что указывает на общее лунное происхождение. Минералы и текстура метеорита также очень похожи на породы земной коры лунного нагорья.
Исследователи пишут, что метеорит «хорошо согласуется с литологией, обнаруженной в южной части бассейна СПА».
NWA 2995 был найден в Алжире в 2005 году и пробыл на Земле совсем недавно. Он существует здесь всего несколько тысяч лет, и, анализируя концентрацию некоторых космогенных нуклидов, которые представляют собой атомы, образующиеся под воздействием космических лучей, ученые определили, что камень путешествовал в космосе всего около 22 миллионов лет. Таким образом, хотя изначально он был создан в результате древнего удара, он был запущен в космос гораздо позже в результате последующего удара. MWA 2995 относительно не изменился и может дать представление о ранней Солнечной системе.
NWA 2995 — это то, что ученые называют реголит-брекчией. Реголит – это слой рыхлого каменистого материала, покрывающий коренную породу. Брекчия – горная порода, образованная из угловатых обломков горных пород и минералов, сцементированных мелкозернистым материалом. По мнению авторов, NWA 2995 представляет собой «древний сплавленный лунный грунт, состоящий из множества различных горных пород и минеральных компонентов. »
Исследователи изучили NWA 2995, чтобы определить возраст бассейна SPA. Они использовали радиометрическое датирование ряда минеральных и горных компонентов метеорита, чтобы определить возраст NWA 2995.
Исследователи также сравнили NWA 2995 с орбитальными данными космического аппарата НАСА Lunar Prospector, который использовал низкую полярную орбиту для составления карты состава поверхности Луны. Они создали карту, показывающую вероятность того, что метеорит возник в разных регионах Луны.
Они обнаружили, что метеорит, скорее всего, прибыл из одного из двух мест, оба внутри SPA. Близлежащие кратеры Кабанна имеют подходящий размер, чтобы выбросить такой камень, как NWA 2995.
Исследователи проанализировали возраст урана и свинца в NWA 2995. В целом результаты показывают, что бассейн SPA сформировался примерно 4,32–4,33 миллиарда лет назад. Это означает, что он сформировался примерно за 120 миллионов лет до основного скопления других лунных бассейнов, таких как бассейны Серенитатис, Нектарис и Крисиум.
Доктор Джошуа Снейп, научный сотрудник Королевского общества Манчестерского университета, является одним из соавторов нового исследования. «На протяжении многих лет ученые по всему миру изучали камни, собранные во время миссий «Аполлон», «Луна» и «Чанъэ-5», а также лунные метеориты, и создали картину того, когда произошли эти ударные события», — сказал Снейп.
«В течение нескольких десятилетий существовало общее мнение, что наиболее интенсивный период ударной бомбардировки пришелся на период 4,2–3,8 миллиарда лет назад – в первые полмиллиарда лет истории Луны», – сказал Снейп. «Но теперь ограничение возраста бассейна Эйткен на Южном полюсе 120 миллионами лет назад ослабляет аргумент в пользу этого узкого периода ударной бомбардировки Луны и вместо этого указывает на более постепенный процесс ударов в течение более длительного периода».
Эти результаты будут только усиливаться, когда будущие миссии соберут больше образцов в этом районе. «Предполагаемый древний возраст бассейна Южный полюс-Айкен, составляющий 4,32 миллиарда лет, теперь необходимо проверить с помощью миссий по возврату проб, собирающих камни из известных мест внутри самого кратера», — сказал ведущий автор Джой.
«Предлагаемый нами возраст формирования SPA потребует подтверждения на основе будущего радиометрического датирования образцов, собранных на юге района бассейна Аполлона миссией «Чанъэ-6», или будущих предлагаемых миссий, таких как концепция марсохода Endurance-A, целью которой является сбор 100 кг проб со всего дна бассейна СПА», — пишут авторы в заключении.
