Место, где Луна почти расплавилась: почему учёные так ждут образцы из кратера SPA

Один из самых древних следов катастроф на Луне оказался загадкой, способной переписать представления о ранней истории спутника Земли. Детальный анализ формы бассейна Южный полюс-Эйткен (SPA) показал, что гигантский кратер образовался не так, как считали учёные последние десятилетия.

Новое исследование группы под руководством Джеффри Эндрюс-Ханны из Университета Аризоны указывает, что астероид, сформировавший впадину, ударил Луну не с юга, а с севера. Это открытие меняет понимание процессов, происходивших в первые сотни миллионов лет после её рождения.

Древнейший след катастрофы

Бассейн SPA — крупнейшее ударное образование на Луне и одно из самых старых в Солнечной системе. По оценкам геологов, оно возникло около 4,3 миллиарда лет назад, когда поверхность Луны ещё остывала после формирования из протопланетного диска. Диаметр впадины достигает нескольких тысяч километров, а глубина — примерно 12 км.

До недавнего времени считалось, что астероид, породивший этот гигантский кратер, прилетел с юга, скользя вдоль поверхности и оставив след в форме вытянутой дуги. На это указывало скопление обломков ближе к северной части впадины — казалось, именно туда направлялась энергия удара.

Однако новые данные, собранные с помощью топографических и гравитационных моделей, показали иную картину. Исследователи заметили, что кратер сужается к югу, а его форма напоминает конус или каплю, вытянутую в противоположную сторону. Это значит, что источник удара находился на северном направлении, а энергия распространялась на юг.

"Мы проследили контур впадины всеми возможными способами — по топографии, гравитации и моделям толщины коры, — объяснил Джеффри Эндрюс-Ханна. — Независимо от метода, она всегда сужалась к югу".

Аналогии с другими планетами

Чтобы подтвердить вывод, команда Эндрюс-Ханны сравнила данные о форме лунного бассейна с аналогичными структурами на Марсе — кратерами Эллада и Утопия. Там сохранились более явные следы наклонных ударов, по которым можно судить о траектории падения метеоритов. Результаты анализа совпали: каплевидная форма характерна именно для столкновений с направлением энергии вдоль поверхности, а не перпендикулярно ей.

Почему это важно? Потому что направление удара влияет не только на форму кратера, но и на перераспределение вещества в недрах планетного тела. При падении с севера астероид мог сместить внутренние слои Луны, вызвав асимметрию в её составе и плотности. Это объясняет, почему обратная сторона Луны отличается по строению от видимой — там толще кора и меньше базальтовых равнин.

Сравнение с моделями других тел помогает уточнить сценарий: вероятно, удар был скользящим, а не прямым, и длился дольше, чем предполагалось ранее. Такое столкновение вызвало бы расплавление огромных объёмов породы и частичное вскрытие мантии — процессов, сыгравших ключевую роль в формировании лунной геологии.

Научное значение открытия

Если гипотеза Эндрюс-Ханны подтвердится, она потребует пересмотра моделей тепловой эволюции Луны. Удар с севера мог вызвать неравномерное охлаждение магматического океана, оставив следы в химическом составе пород. Это значит, что образцы, собранные вблизи края бассейна SPA, могут содержать минералы из глубинных слоёв, обычно недоступных при стандартных бурениях.

Махеш Ананд из Открытого университета Великобритании отметил, что это открытие придаёт дополнительный смысл миссии NASA "Артемида III", которая должна доставить астронавтов к району Южного полюса. По словам учёного, сбор образцов из области SPA позволит уточнить строение недр Луны и подтвердить направление древнего удара.

"Это может рассказать нам больше о недрах Луны, образцов которых у нас совсем немного", — отметил Ананд. — "Это бонус, который может изменить понимание происхождения спутника".

Можно ли проверить гипотезу без образцов? Частично — по данным дистанционного зондирования и гравитационного картирования. Но для окончательных выводов придётся доставить породы на Землю, где их можно будет исследовать изотопными и структурными методами.

Ошибка прошлого и её последствия

Многие десятилетия направление удара определяли по распределению обломков, что оказалось недостаточно точным. Такая ошибка имела последствия: прежние модели считали южное полушарие Луны "точкой входа" астероида, а теперь выясняется, что именно северная часть испытала основную нагрузку. Это меняет расчёты тепловых потоков и объясняет, почему плотность пород в северных районах выше.

Что произойдёт, если гипотеза подтвердится окончательно? Учёные смогут объяснить, как в результате одного столкновения Луна приобрела асимметрию между ближней и обратной сторонами. Тогда можно будет точнее смоделировать процессы, происходившие в эпоху поздней тяжёлой бомбардировки, когда формировались крупнейшие кратеры не только на Луне, но и на Марсе и Меркурии.

Альтернатива прежней версии также открывает путь к уточнению времени, когда Луна окончательно "остыла". Если удар пришёл с севера, то тепловой поток внутри планетарного тела распределился неравномерно, что могло продлить период вулканической активности на видимой стороне.

Космическая археология и будущее миссий

Бассейн Южный полюс-Эйткен сегодня рассматривается как ключ к пониманию не только истории Луны, но и всей внутренней Солнечной системы. Он хранит свидетельства процессов, происходивших вскоре после её формирования, когда поверхность была покрыта океаном магмы.

Предстоящая миссия "Артемида III" должна доставить астронавтов в регион у края SPA — туда, где вероятно сохранились породы из глубин мантии. Помимо поиска водяного льда, заявленного как основная цель, теперь перед исследователями стоит новая задача — проверить геологическую гипотезу о северном происхождении удара.

А что если анализ подтвердит направление с юга, как считалось ранее? Тогда будет ясно, что структура кратера подверглась сильным деформациям за миллиарды лет, и нынешняя форма отражает вторичные процессы, а не исходное событие. Но даже этот сценарий даст ценные данные о том, как метеоритные удары изменяют планетарные тела с течением времени.