Ученые использовали гравитационные карты и моделирование, чтобы собрать воедино историю Луны

Ученые в целом сходятся во мнении, что Луна возникла после того, как около 4,5 миллиардов лет назад в Землю ударил планетоид, похожий на Марс. Однако существует множество моделей и объяснений того, что произошло дальше.

Последний анализ формирования Луны был проведен Лунно-планетарной лабораторией Университета Аризоны, в котором сообщается, что Луне пришлось «вывернуться наизнанку», чтобы стать стабильным спутником, которым она является сегодня.

Луна образовалась из самой Земли, и после мегакатастрофы она быстро сформировалась, но ей потребовались тысячелетия, чтобы остыть. В конце концов, поверхность превратилась в отражающую светлую кору, которую мы видим по ночам и по сей день. Конечно, характеристики поверхности сильно отличаются от тех, что были раньше. Сегодня поверхность покрыта более темными застывшими потоками лавы. По мнению авторов исследования, эти особенности дают ключ к пониманию истории Луны и тому, как она «буквально вывернулась наизнанку».

При изучении лунных образцов ученые выяснили, что на Луне много металлов, таких как железо и титан. Однако эти элементы гораздо чаще встречаются на обращенной к Земле стороне. Исследователи полагают, что более плотные части океана магмы кристаллизовались в минералы, такие как ильменит, и этот процесс изменил не только распределение металлов на Луне, но и ее внутреннюю структуру.

Образование минералов положило начало геологической истории Луны. Они находились вблизи поверхности, но имели гораздо больше влияния, чем материал, находящийся ниже. Это заставило некоторых исследователей выдвинуть теорию о том, что слой ильменита погрузился в мантию, но как, когда и где, до сих пор было неясно.

В новом исследовании ученые сравнили моделирование Луны с гравитационными картами, созданными миссией НАСА GRAIL в 2011 и 2012 годах. GRAIL обнаружил многочисленные области, где гравитация Луны меняется, известные как линейные гравитационные аномалии. Вы можете увидеть их обозначенными синими областями на изображении ниже. Ученые полагали, что эти аномалии могут быть связаны с опускающимся слоем, богатым ильменитом.

На ближней стороне Луны находится лунное море, известное как Океан Бурь (Oceanus Procellarum). Как и другие лунные моря, Океан Бурь представляет собой равнину, заполненную застывшей базальтовой лавой, богатую титаном. Исследователи говорят, что их данные рассказывают «на удивление последовательную историю».

Глядя на гравитационную карту вокруг этого объекта, можно увидеть полигональную структуру линейных гравитационных аномалий. Потоки лавы прерываются старейшими ударными кратерами на Луне, согласно которым потоки датируются возрастом примерно 4,22 миллиарда лет.

Согласно модели, именно тогда ильменитовые материалы мигрировали на ближнюю сторону Луны и погрузились в мантию. Часть этого материала могла затем вновь выйти на поверхность в виде лавы, богатой титаном и торием, которая сформировала Oceanus Procellarum и другие лунные моря.

«Гравитационные аномалии подтверждают предсказание о том, что окончательное погружение этих плотных материалов приняло форму пластинчатых нисходящих потоков и что эти особенности могут сохраняться на протяжении всей геологической истории, ограничивая при этом время переворота», — пишут исследователи.

«Таким образом, лунное гравитационное поле сохраняет важные данные о перевороте лунной мантии, который широко постулировался как одно из определяющих событий в ранней истории Луны, но детали которого до сих пор оставались неизвестными».

Результаты были опубликованы в журнале Nature Geoscience.