Луна когда-то была покрыта океаном расплавленной породы
Данные, полученные в ходе недавней индийской миссии "Чандраян-3", подтверждают идею о том, что Луну когда-то покрывал океан расплавленной породы. Ученые из миссии опубликовали свои новые результаты в журнале Nature.
23 августа 2023 года посадочный модуль "Викрам" успешно приземлился на поверхность Луны. Затем диспетчеры развернули марсоход "Прагьян", который был установлен на "Викраме", для исследования места посадки.
Место, где приземлился "Викрам", находилось южнее, чем любой другой посадочный аппарат, который ранее бывал на Луне. Это дало ученым представление о геологии Луны, которая еще не была исследована.
Измерения, проведенные Прагяном, показали, что определенное сочетание химических элементов в лунном грунте (или реголите), окружающем посадочный модуль, было относительно однородным. Этот реголит в основном состоял из белой породы, называемой ферроан-анортозитом.
Ученые говорят, что химический состав реголита на южном полюсе Луны является промежуточным между образцами, взятыми в двух местах в экваториальной области Луны: образцами, собранными астронавтами во время американского полета "Аполлон-16" в 1972 году, и образцами, возвращенными на Землю роботизированной миссией "Луна-20", запущенной Советским Союзом в 1972 году. в том же году.
Большое сходство в химическом составе всех этих образцов, несмотря на то, что они были взяты из очень отдаленных географических точек на Луне, подтверждает идею о том, что на ранней стадии ее истории Луну покрывал единый океан магмы.
Считается, что Луна образовалась, когда планета размером с Марс столкнулась с Землей, выбросив породу, которая впоследствии соединилась, образовав единственный спутник нашей планеты. Считается, что океан магмы на Луне существовал с момента ее образования и десятки или сотни миллионов лет спустя.
Охлаждение и кристаллизация этого океана магмы в конечном итоге привели к образованию железистых анортозитовых пород, из которых состоит лунная кора.
Орбитальные измерения
Считается, что с геологической точки зрения лунное нагорье частично представляет собой древнюю лунную кору. "Чандраян-3", "Аполлон-16" и "Луна-20" совершили посадку в высокогорных районах, что позволяет проводить сравнения. Таким образом, это дало возможность проверить предсказания теории о том, что Луна покрыта глобальным океаном жидких пород, известным как модель лунного магматического океана (LMO).
Авторы подчеркивают, что их измерения показывают однородность состава поверхности Луны на протяжении нескольких десятков метров там, где работал марсоход.
Подобные "наземные" измерения имеют решающее значение для интерпретации наблюдений, сделанных орбитальными космическими аппаратами. Например, авторы сравнили эти результаты с данными двух предыдущих индийских лунных миссий, "Чандраян-1" и "-2", которые проводили измерения лунной поверхности с орбиты.
Соответствие между этими более ранними измерениями с помощью космического аппарата и данными, полученными марсоходом Pragyan, придает новую достоверность наборам орбитальных данных. Орбитальные данные свидетельствуют о том, что лунная поверхность в этом регионе однородна по своему химическому составу на площади в несколько километров.
Эти измерения также неоценимы, когда дело доходит до интерпретации лунных метеоритов. Это образцы породы, выброшенные в космос с поверхности Луны при столкновении космического объекта с Луной.
Эти фрагменты породы могут позже попасть в атмосферу Земли, а некоторые даже упасть на землю. Они представляют собой фантастические образцы, поскольку случайный характер, с которым они выбрасываются из разных частей Луны, означает, что мы получаем образцы из районов, не посещенных предыдущими миссиями.
Однако именно из-за этого случайного способа отбора проб трудно определить, откуда они взялись на Луне, что мешает нам поместить их в надлежащий контекст. Таким образом, измерения, проведенные марсоходом Pragyan, помогают нам составить представление о том, как выглядят различные области Луны и как сравниваются образцы метеоритов.
Ближняя и дальняя стороны
Модель лунного магматического океана была впервые разработана после возвращения образцов с миссии "Аполлон-11". Эта миссия приземлилась в районе, где преобладают темные базальтовые породы (вспомните материал, образующийся в результате извержения вулканов в Исландии или на Гавайях). Однако в то время исследователи заметили, что почва "Аполлона-11" также содержала фрагменты белой породы, богатой минералом анортитом, который получил название ферроан-анортозит.
Это наблюдение привело к предположению, что белая порода представляла собой крошечные фрагменты первоначальной, древней лунной коры. По мере остывания океана магмы более плотные минералы, такие как оливин и пироксен, опускались, образуя более глубокий слой, называемый мантией, в то время как железистый анортозит, который был менее плотным, чем окружающая магма, всплывал, образуя первую лунную кору.
С тех пор как были предложены первоначальные модели лунного магматического океана, были высказаны различные предположения, объясняющие дополнительные сложности, связанные с лунными образцами и геологическими наблюдениями Луны в целом — например, тот факт, что кора на ближней стороне Луны выглядит намного тоньше, чем на дальней.
Точно так же неясно, почему именно ближняя сторона испытала гораздо большую вулканическую активность, в результате чего на ней преобладают обширные равнины из темных базальтовых пород, в то время как дальняя сторона, по-видимому, состоит в большей степени из железистого анортозита.
Пытаясь решить эти проблемы, исследователи разработали подробные модели, объясняющие, как формировалась лунная кора, а затем была изменена в результате извержений вулканов и образования ударных кратеров. Некоторые модели предсказывают наличие нескольких слоев лунной коры, с железистыми анортозитовыми породами наверху и более богатыми магнием породами внизу.
Интересно, что состав, измеренный в этом исследовании, отличается от того, который можно было бы ожидать от первозданного ферроанского анортозита, который, как считается, входил в состав древних лунных корок. Вместо этого он содержит больше магния.
Это наблюдение указывает на более высокую концентрацию определенных минералов в лунной коре, чем предполагалось в первоначальных моделях лунного магматического океана. Авторы предполагают, что их измерения могут отражать смешанный состав железистых анортозитовых пород, составляющих древнюю лунную кору, вместе с материалом из нижележащих слоев более богатых магнием пород.
Эти различные слои материала могли быть перемешаны в результате выемки материала во время образования ударных кратеров на Луне. В частности, место посадки "Чандраяна-3", вероятно, было покрыто примерно 1,5–2 км породы, выброшенной из так называемого ударного бассейна "Южный полюс-Эйткен" - впадины диаметром 2500 км на поверхности, которая, как полагают, образовалась в результате колоссального столкновения в начале года. история Луны.
Более поздние события, связанные с образованием ударных кратеров, еще больше перемешали и распределили этот материал, что привело к появлению химического состава, измеренного миссией "Чандраян-3" в этом исследовании.
