Астрономия

Старейший и крупнейший кратер на Луне образовался не так, как предполагали астрономы. К такому мнению ученые пришли после детального анализа его формы. Выводы авторов нового исследования могут изменить прежние представления о ранней истории естественного спутника Земли.

Кратер Южный полюс — Эйткен — древнейшая и крупнейшая ударная структура на Луне. Он образовался примерно 4,3 миллиарда лет назад, всего через несколько сотен миллионов лет после формирования спутника Земли. Его диаметр достигает приблизительно 2500 километров, а глубина — почти 12 километров. Эта гигантская «впадина» расположена на обратной стороне Луны и давно привлекает внимание исследователей.

Ранее астрономы полагали, что кратер образовался в результате падения астероида, прилетевшего с юга. На северной стороне кратера лежит больше старых камней и обломков, чем на южной. Это выглядело так, будто при ударе астероид врезался с юга и толкнул все лунные породы вверх — в сторону севера.

Однако международная группа астрономов под руководством Джеффри Эндрюс-Ханны (Jeffrey Andrews-Hanna) из Аризонского университета в США представила доказательства, которые опровергают устоявшуюся версию. Тщательный анализ кратера выявил ключевую деталь, которую упускали из виду предыдущие исследователи.

Эндрюс-Ханна и его коллеги обнаружили, что форма кратера сужается к югу — напоминает каплю, вытянутую в одном направлении. Этот характерный «каплевидный» контур говорит о том, что разрушительный удар пришел не с юга, а с севера.

Ученые решили точно выяснить, где проходят края кратера. Для этого они использовали разные виды данных: измеряли рельеф поверхности, изучали, как в этом месте действует сила притяжения, и смотрели, насколько толстая там кора Луны. Исследователи пробовали по-разному обозначать границы кратера, но в каждом случае получалось одно и то же: его форма сужалась к югу.

Чтобы подтвердить выводы, авторы научной работы сравнили лунную структуру с кратерами на других планетах — например, с кратерами равнины Эллада и Утопия на Марсе, происхождение которых изучено гораздо лучше. Сравнительный анализ подтвердил догадку. Форма бассейна Южный полюс — Эйткен полностью соответствует модели удара астероида, прилетевшего с северного направления.

Если удар действительно пришелся с севера, то астероид не только оставил «вмятину» на поверхности, но еще перемешал породы на глубине. Из-за этого мог измениться процесс остывания Луны. В то время на лунной поверхности еще существовал «океан магмы», и удар мог изменить порядок, направление и эффективность отвода тепла.

В некоторых местах удар мог вскрыть более теплые слои и дать теплу быстрее «убежать» наружу. В других местах удар мог, наоборот, нагромоздить материал и создать «изоляцию», из-за которой тепло уходило медленнее. Это привело к тому, что разные части Луны начали остывать с разной скоростью: где-то быстрее, приводя к образованию более тонкой коры, а где-то, напротив, тепло сохранялось дольше, что влияло на состав и структуру веществ в недрах.

Кроме того, часть пород по краю кратера может содержать фрагменты из глубинных слоев Луны — тех, до которых ни один аппарат или человек пока не может добраться.

Теперь запланированная на 2027 год миссия «Артемида-3» с высадкой людей на поверхность спутника может стать еще важнее. NASA собирается отправить астронавтов на край кратера Южный полюс — Эйткен, чтобы проверить, есть ли там водяной лед. После открытия команды Эндрюс-Ханны эта локация выглядит еще перспективнее для геологических исследований. Изучение образцов пород в этом месте поможет больше узнать о внутреннем строении земного спутника, ведь данных о лунных недрах у ученых не так много.

Окончательную точку в споре о происхождении гигантского кратера смогут поставить только образцы лунного грунта, доставленные из этой конкретной области. Чтобы подтвердить или опровергнуть гипотезу Эндрюс-Ханны и его коллег, нужно дождаться, когда эти образцы попадут в земные лаборатории.

Научная работа опубликована в журнале Nature.