Хотя сейчас Луна кажется нам холодной, пыльной пустыней, новые данные, полученные в ходе индийской миссии «Чандраян-3» (Chandrayaan-3), показали, что так было далеко не всегда. Анализ лунной поверхности показывает, что южный полюс Луны когда-то был полностью покрыт океаном расплавленной магмы. Откуда она там взялась и что случилось с Луной потом? Об этом расскажем ниже.
Как на самом деле образовалась Луна
С 1970-х годов астрономы подозревали, что наш естественный спутник образовался в результате большого столкновения. Это произошло, когда в Землю врезалась гигантская протопланета Тейя. Природа этого столкновения и то, что произошло сразу после него, стали предметом споров.
Некоторые ученые предполагали, что в результате образовалось огромное облако обломков, которые со временем объединились в Луну. Но теперь были обнаружены новые данные, подтверждающие теорию столкновения, произошедшего 4,5 миллиарда лет назад.
Согласно новому исследованию, столкновение не только создало Луну, но и похоронило останки Тейи глубоко в мантии Земли. Это в конечном итоге способствовало формированию Гавайев и Исландии. Ученые провели множество исследований, и все они подтвердили эту версию.
Останки Тейи до сих пор с нами
Плотный материал Тейи после столкновения опустился в нижнюю часть мантии Земли, где он собрался вместе, образовав тяжелые сгустки. Эти скопления над ядром нашей планеты существуют и по сей день. Исландия и Гавайи уникальны в плане состава почвы. Это сплав металлов космического происхождения.
Исследователи подсчитали, что этот лунный каменистый материал обогащен железом. Это делает его более плотным, чем окружающий материал Гайи. По их словам, именно это заставило его после столкновения опуститься на дно мантии и в конечном итоге сформировать два региона.
Они остались стабильными, несмотря на 4,5 миллиарда лет геологической эволюции. Это также доказывает, что внутренняя часть Земли — это не однородная система, а на самом деле смесь материалов. Некоторые из сплавов были вынесены на поверхность и образовали такие массивы суши, как Гавайи и Исландия.
Откуда на Луне взялись потоки магмы
Такие аппараты, как марсоходы и луноходы, давно позволяют нам узнавать тайны далеких небесных тел. Когда в августе прошлого года аппарат «Чандраян-3» приземлился вблизи южного полюса Луны, индийское космическое агентство собрало 23 образца грунта. Этот район ранее не изучался. В результате был обнаружен равномерный слой ферроанортозита — белой породы, которая, как полагают, всплыла на поверхность расплавленной породы во время формирования Луны.
Это подтверждает теорию лунного магматического океана, согласно которой вся поверхность Луны образовалась из остывающего слоя магмы. После большого столкновения металл, составляющий поверхность Тейи и Земли, расплавился. Отсюда и взялась магма, сформировавшая Луну 4,5 миллиарда лет назад.
Эта теория не нова
Впервые теория о существовании магматического океана на Луне появилась еще в 1970-х годах. Но новые данные уже точно доказывают эту версию возникновения земного спутника. Было отмечено наличие расплавленной породы в другом регионе Луны (на ее южном полюсе).
Место высадки аппарата «Чандраян-3» было самым южным из всех когда-либо отправленных на Луну. «Чандраян-3» состоит из стационарного посадочного модуля с длинными опорами (прозванного «Викрам») и лунохода с колесами («Прагьян»).
Более 10 дней он путешествовал по лунному ландшафту, постоянно записывая и передавая данные на Землю. Эти данные включали 23 измерения с помощью прибора, называемого рентгеновским спектрометром альфа-частиц.
Этот легкий прибор использовал радиоактивный источник для бомбардировки лунной поверхности излучением, возбуждая атомы в грунте и измеряя выделяемую ими энергию. Регистрируя ее, исследователи смогли рассчитать минеральный состав лунного грунта.
Уникальная находка
Кроме обычных для небесных пород металлов, аппарат Chandrayaan-3 обнаружил серу в лунном грунте. Такая находка, по словам эксперта, может пролить свет на происхождение нашего лунного соседа. Это первый случай обнаружения серы на юге Луны именно в грунте, а не на расстоянии с помощью орбитального аппарата.
Это стало возможным благодаря лазерно-индуцированной эмиссионной спектроскопии (LIBS) лунохода — небольшому прибору, который может измерять концентрацию элементов в твердых, жидких или воздушных образцах. Прибор провел первые в истории измерения элементного состава лунной поверхности вблизи южного полюса.
Это открытие очень важно
Сара Рассел, профессор планетологии в Музее естественной истории в Лондоне, отметила: «Это открытие имеет действительно важные последствия как для исследователей, так и для астронавтов. Сера обычно связана с такими важными металлами, как железо и никель. Эти важные руды могут использоваться будущими астронавтами, чтобы они могли жить и работать на Луне».
Но, хотя теперь ученые знают, что на Луне содержится сера, вопросов остается много. Пока неизвестно, каковы распределение и распространенность серы на Луне. Это имеет действительно важное значение для понимания того, как она формировалась. Например, сколько серы было потеряно, когда Луна впервые образовалась в результате гигантского удара?
Грунт по всей Луне имеет схожий состав
Анализ показал, что территория вокруг места посадки аппарата «Чандраян-3» была относительно однородной и состояла в основном из ферроанортозита. Исследователи также обнаружили, что минеральный состав на участке аналогичен составу, обнаруженному в ходе миссии НАСА «Аполлон-16» и советской миссии «Луна-20».
Необычность этого открытия заключается в том, что оба места посадки находятся в экваториальной области Луны, далеко от места приземления аппарата «Чандраян-3». Тот факт, что все эти три отдаленных друг от друга объекта имеют примерно одинаковый состав материала, позволяет предположить, что все они могли произойти из одного и того же лунного магматического океана.
По мере того как поверхность Луны охлаждалась в течение десятков или сотен миллионов лет, более холодный ферроанортозит поднялся на поверхность. При этом более тяжелые минералы, такие как оливин и пироксен, опустились глубоко под землю, образовав мантию Луны.
Откуда горы на Луне
Считается, что нынешние лунные возвышенности представляют собой то, что осталось от этой древней коры спустя миллиарды лет. Соавтор исследования доктор Сантош Вадавале заявил: «Теория ранней эволюции Луны становится гораздо более надежной в свете наших наблюдений».
Данные рентгеновского анализа альфа-частиц также свидетельствуют о падении огромного метеорита вблизи южного полюса Луны. Собранные луноходом данные показали, что в районе места посадки содержание магния было намного выше, чем можно было бы ожидать от чистого ферроанортозита.
Исследователи утверждают, что этот материал мог быть выброшен из-под земли в результате мощного удара, который привел к выбросу богатых магнием материалов глубоко в мантию. Это столкновение могло быть тем же метеоритным ударом, который образовал бассейн Южный полюс-Эйткен шириной 2500 км за 350 км от места посадки аппарата «Чандраян-3».
Результаты исследования минералов подтверждают идею о том, что богатые магнием породы были разбросаны по территории, а затем перемешаны в результате дальнейших ударов метеоритов. С этими новыми данными, полученными непосредственно с поверхности Луны, исследователи смогут сравнивать будущие орбитальные наблюдения.
