Новое исследование британских и китайских ученых из Университетского колледжа Лондона (UCL) и Пекинского университета установило, что скрытые недра обратной стороны Луны значительно холоднее тех, что находятся на видимой стороне.
В рамках исследования ученые проанализировали образцы лунного грунта, собранные китайской миссией «Чанъэ-6» из большого лунного кратера на обратной стороне. Результаты подтвердили, что возраст образцов составляет около 2,8 млрд лет. Эти породы были образованы из лавы, застывшей глубоко в недрах Луны при температуре около 1 тыс. 100 C°, что примерно на 100 C° ниже образцов, полученных с видимой стороны.
«Видимая и обратная стороны Луны сильно различаются как на поверхности, так и, возможно, внутри. Это одна из самых больших загадок Луны. Мы называем ее «двуликой Луной». Гипотеза о резкой разнице температур между ближней и обратной сторонами мантии существует уже давно, но наше исследование предоставляет первые доказательства, полученные с помощью реальных образцов», — подчеркнул соавтор исследования профессор Ян Ли с кафедры наук о Земле в Университетском колледже Лондона, который также работает в Пекинского университета.
Обратная сторона Луны имеет более толстую кору, более гористую и покрытую кратерами, а также, вероятно, менее вулканическую, с меньшим количеством темных базальтовых участков, образованных из древней лавы. Исследователи предполагают, что недра на обратной стороне спутника Земли могут быть холоднее из-за меньшего содержания тепловыделяющих элементов, включая уран, торий и калий, которые выделяют тепло в результате радиоактивного распада.
Результаты предыдущих исследований свидетельствовали, что неравномерное распределение тепловыделяющих элементов могло возникнуть в результате столкновения с астероидом или другим космическим объектом с обратной стороной Луны, вытолкнув более плотные материалы, содержащие больше тепловыделяющих элементов, на ближнюю сторону. Другие теории предполагали, что еще в начале существования Луна могла столкнуться с другим, меньшим по размеру спутником и образцы с ближней и дальней сторон были получены от двух термически разных спутников, или что ближняя сторона могла быть горячей из-за силы притяжения Земли.
В рамках нового исследования британские и китайские ученые проанализировали 300 г лунного грунта, предоставленного Пекинскому научно-исследовательскому институту геологии урана. По словам первого автора исследования Шен Хэ, образцы, собранные миссией «Чанъэ-6», стали первыми, полученными с обратной стороны Луны. Группа исследовала отдельные участки образца, состоящего преимущественно из зерен базальта, с помощью электронного зонда для определения состава.
Исследователи измерили крошечные вариации изотопов свинца с помощью ионного зонда и определили возраст породы — 2,8 млрд лет. Этот метод основан на том, что уран распадается на свинец с постоянной скоростью. Данные были обработаны с помощью метода, усовершенствованного профессором Питером Вермешем из Университетского колледжа Лондона.
После этого ученые использовали несколько методов для оценки температуры образца на разных этапах его развития, когда он еще находился глубоко в лунных недрах. Сначала был проведен анализ минерального состава и его сравнение с результатами компьютерного моделирования для оценки температуры породы на момент ее образования (кристаллизации). Результаты сравнивались с аналогичными оценками пород, расположенных на видимой стороне Луны с разницей в 100 C°.
Далее исследователи глубже изучали геологическую историю образца и определяли его химический состав. Они пытались выяснить, насколько высокой была температура начальной породы, до того как она расплавилась и превратилась в магму, чтобы потом снова застыть и превратиться в породу, собранную «Чанъэ-6». Сравнив полученные результаты с оценками образцов, собранных с ближней стороны спутника во время миссий «Аполлон», ученые снова обнаружили разницу около 100 C°.
Чтобы оценить температуру исходной породы, использовались спутниковые данные о месте посадки Чанъэ на дальней стороне, которые сравнивались с эквивалентными спутниковыми данными с ближней стороны, и снова была обнаружена разница (на этот раз 70 C°). На Луне уран, торий и калий преимущественно встречаются вместе с фосфором и редкоземельными элементами в материале под названием «KREEP» —абривиатура, включающая калий, редкоземельные элементы и фосфор.
Ключевая теория образования Луны предполагает, что она возникла из обломков в результате столкновения Земли с протопланетой размером примерно с Марс. Первоначально наш ключевой спутник состоял из расплавленной лавы или магмы, которая постепенно становилась твердой по мере остывания. Однако элементы «KREEP» были несовместимы с образовавшимися кристаллами и поэтому дольше сохранялись в магме. Ученые ожидали, что вещество KREEP будет равномерно распределено по всей поверхности Луны. Вместо этого, как полагают, оно накапливается в мантии на ближней стороне. Распределение этих элементов может быть причиной более высокой вулканической активности на ближней стороне.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Geoscience
Источник: SciTechDaily
https://itc.ua/news/dvulykaya-luna-temnaya-storona-sputnyka-zemly-holodnee-vnutry-chem-svetlaya/