Теперь новые данные о лунной коре предполагают, что различия были вызваны своенравной карликовой планетой, столкнувшейся с Луной в ранней истории Солнечной системы. Отчет о новом исследовании опубликован в журнале AGU Journal of Geophysical Research: Planets.
Тайна двух лиц Луны началась в эпоху Аполлона, когда первые взгляды на ее заднюю сторону показали удивительные различия.
Измерения, проведенные миссией Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) в 2012 году, позволили получить более подробную информацию о структуре Луны, в том числе о том, насколько толще ее кора и есть дополнительный слой материала на ее задней стороне.
Существует ряд идей, которые использовались для объяснения асимметрии Луны.
Во-первых, когда-то вокруг Земли вращались две луны, и они слились в самые ранние дни образования Луны. Другая идея состоит в том, что большое тело, возможно, молодая карликовая планета, оказалось на орбите вокруг Солнца, что поставило его на курс столкновения с Луной. Эта последняя идея гигантского столкновения произошла несколько позже, чем сценарий слияния лун, и после того, как Луна сформировала твердую кору, сказал Мэн Хуа Чжу из Института космических наук Университета науки и технологий Макао и ведущий автор нового исследования. Признаки такого удара должны быть видны в структуре лунной коры сегодня.
«Подробные гравиметрические данные, полученные GRAIL, дали новое представление о структуре лунной коры под поверхностью», – сказал Чжу.
Новые результаты GRAIL дали команде исследователей Чжу более четкую цель, к которой можно было стремиться, с помощью компьютерного моделирования, которое они использовали для тестирования различных сценариев столкновения с ранней Луной.
Авторы исследования провели 360 компьютерных симуляций гигантских столкновений с Луной, чтобы выяснить, может ли такое событие, произошедшее миллионы лет назад, воспроизвести кору сегодняшней Луны, обнаруженную GRAIL.
Они обнаружили, что для современной асимметричной Луны лучше всего подходит большое тело, около 480 миль (780 километров) в диаметре, которое врезается в ближнюю сторону Луны со скоростью 14 000 миль в час (22 500 километров в час).
Это было бы эквивалентом объекта, немного меньшего, чем карликовая планета Церера, движущегося со скоростью примерно в четверть от скорости метеорных камешков и песчинок, которые сгорают как «падающие звезды» в атмосфере Земли. Еще одна удачная комбинация ударов, которую смоделировала команда, – это объект чуть меньшего диаметра, 450 миль (720 километров), который поражает несколько быстрее, 15 000 миль в час (24 500 километров в час).
В обоих этих сценариях модель показывает, что в результате удара будет выброшено огромное количество материала, который упадет обратно на поверхность Луны, похоронив первичную кору на дальней стороне на расстоянии от 3 до 6 миль (от 5 до 10 километров) обломков. По словам Чжу, это дополнительный слой корки, обнаруженный на задней стороне GRAIL.
Новое исследование предполагает, что ударник вряд ли был ранней второй луной Земли.
Что бы ни был ударник – астероид или карликовая планета – он, вероятно, находился на собственной орбите вокруг Солнца, когда столкнулся с Луной, сказал Чжу.
Исследователи объясняют, что модель гигантского удара также дает хорошее объяснение необъяснимым различиям в изотопах калия, фосфора и редкоземельных элементов, таких как вольфрам-182, между поверхностями Земли и Луны. По мнению авторов исследования, эти элементы могли появиться в результате гигантского удара, который добавил бы этот материал к Луне после ее образования.
"Таким образом, наша модель может объяснить эту изотопную аномалию в контексте сценария гигантского столкновения происхождения Луны."исследователи пишут.
Новое исследование не только предлагает ответ на текущие вопросы о Луне, но также может дать представление о структуре других асимметричных миров в нашей Солнечной системе, как Марс писал исследователям.
«Эта статья будет очень провокационной», – сказал Стив Хаук, профессор планетной геодинамики в Университете Кейс Вестерн Резерв и главный редактор JGR: Planets. "Понимание происхождения различий между ближней и обратной сторонами Луны является фундаментальной проблемой в лунной науке. Действительно, у нескольких планет есть полусферическая дихотомия, но для Луны у нас есть много данных, которые можно использовать для проверки моделей и гипотез, поэтому последствия работы, вероятно, могут быть шире, чем просто Луна."