Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, позволило уточнить некоторые важные детали о самом большом и древнем ударном кратере на Луне, протяженность которого составляет более 1200 миль (2000 км) на обратной стороне Луны. Эти новые данные могут пригодиться при планировании будущей миссии NASA Artemis на Луну, которая запланирована на 2028 год.
Самый большой ударный бассейн на Луне
Бассейн Южный полюс — Эткейн (SPA) — самый большой и старейший подтвержденный ударный бассейн на Луне. Он имеет уникальную коническо-эллиптическую форму, которая озадачила ученых и вызвала дискуссии относительно направления и характера образовавшего его удара. Некоторые асимметрии в коре указывают на траекторию удара в северном направлении, в то время как форма и структура бассейна указывают на траекторию в южном направлении.
Большие бассейны на Луне и других твердых телах (например, на Марсе и Плутоне) имеют форму сужающихся эллипсов в направлении от места падения. Сужение SPA в южном направлении, более крутой градиент толщины коры в северном направлении, а также наличие месторождения, богатого торием и железом, к юго-западу от SPA за пределами края бассейна подтверждают траекторию удара, направленную на юг.
Это направление также определяет, где могли приземлиться выбросы, включая материал из мантии Луны во время и после удара. Предыдущие модели предполагали, что ширина импактора составляла от 200 до 400 км, а угол столкновения — от 30° до 45°. Однако в прошлых моделях не анализировали взаимосвязь между направлением столкновения и наблюдаемым распределением толщин коры SPA, а также между ее суженной формой и распределением выбросов. Определение таких деталей может помочь узнать историю Луны и спланировать будущие миссии.
Как образовался кратер Южный полюс — Эткейн?
Чтобы лучше понять бассейн SPA и объект, который его сформировал, команда применила 3D-моделирование с высоким разрешением для имитации столкновения с лунным аналогом при различных параметрах. В своих моделированиях ученые использовали как дифференцированные, так и недифференцированные тела, причем материалы в дифференцированных телах были разделены на плотное ядро и внешние слои в результате нагрева на ранних этапах их формирования. В моделировании также варьировали размер, угол и скорость ударного тела. Команда сравнила результаты каждого моделирования с наблюдаемыми характеристиками бассейна.
Результаты моделирования показали, что форму бассейна SPA лучше всего объясняет падение дифференцированного импактора шириной 260 км, который упал с севера на юг под небольшим углом, не проникнув полностью в лунную поверхность. Ученые утверждают, что именно плотное ядро импактора является причиной характерного сужения бассейна. Модели показывают, что материал выбрасывается, а затем, ближе к концу, временный кратер обрушивается под действием гравитации и образует большое асимметричное центральное возвышение. Большая часть материала мантии Луны, выброшенного в результате удара, упала обратно в бассейн.
Различия в скорости объектов привели к разным формам кратера. При скорости 10 км/с модели показали форму, похожую на лучший вариант команды, но сужение было слишком преувеличенным. При скорости 16 км/с кратер был слишком круглым по сравнению с реальным SPA, что означает, что скорость объекта, вероятно, была где-то посередине. Скорость также подсказывает его происхождение.
Ученые считают, что, учитывая динамическую эволюцию и столкновение остатков планетезималей, вероятнее всего, импактор SPA происходил из зоны Марса, а не Венеры и Земли. Объекты в зоне Марса были перенесены туда и образовались на месте в ранней Солнечной системе.
Возможность миссии Artemis
Главной целью исследования было определить распределение выбросов мантии вокруг SPA и выяснить, можно ли получить образцы во время будущих миссий. Моделирование показало, что выбросы приземлились в форме бабочки, причем материал мантии распределился примерно на 550 км за пределами края в направлении вниз и на 650 км в поперечном направлении. Однако было обнаружено, что по направлению вверх выбросов мантии нет.
Поскольку предстоящая лунная миссия Artemis планирует совершить посадку в районе южного полюса Луны, вблизи южного края SPA, команда считает, что отбор образцов лунной мантии является вполне вероятным результатом — при условии, что их моделирование верно.
Ученые отмечают, что разрешение исследования, хотя и высокое для 3D-моделей, все же может не учитывать более мелкие детали деформации коры и распределения выбросов. Однако образцы миссии Artemis, вероятно, непосредственно проверят эти прогнозы в течение ближайших нескольких лет. Команда отмечает, что эти образцы могут помочь установить возраст SPA и состав лунной мантии.
По материалам phys.org
