Цепочки следов привели астрономов в эпоху бурной юности Луны

Детальную модель поверхности спутника удалось разработать после расшифровки данных американского зонда Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Топографической картой, на которой отмечены 5185 кратеров диаметром более 20 километров, дело не ограничилось. С помощью всё того же LRO учёные «копнули» ещё и вглубь, выяснив, что в геологическом смысле Луна устроена значительно сложнее, чем предполагалось.

Полученных данных оказалось так много, что их хватило сразу на три статьи, опубликованные в Science, – даже обложку выпуска украсил снимок лунных кратеров. Первый материал посвящён непосредственно ударным кратерам, его ведущий автор – Джеймс Хед (James Head) из университета Брауна.

Составление карты было бы невозможным без установленного на LRO лазерного альтиметра LOLA. Прибор определяет высоту деталей рельефа с погрешностью в 10 сантиметров.

Как сообщается в пресс-релизе NASA, анализ карты позволил учёным отсортировать кратеры по времени их появления. Затем, сопоставив эту информацию с распределеним кратеров по размерам, авторы пришли к выводу, что бомбардировка Луны в древности проходила не хаотично, а шла в два этапа.

Все сталкивавшиеся когда-то с Селеной объекты можно поделить на две группы, причём та, что атаковала Луну первой, значительно чаще имела в своём арсенале крупные «снаряды». В ролике ниже на вращающейся трёхмерной модели Луны показаны цветом все кратеры диаметром более 20 километров.

«Точка перехода от одного этапа к другому примерно соответствует времени образования моря Восточное (гигантской впадины на западном крае видимой стороны спутника), возраст которого оценивается в 3,8 миллиарда лет», – уточняет Хед, отказываясь, впрочем, от однозначного объяснения столь резкой смены параметров бомбардировки Луны.

Одна из основных версий на текущий момент – гравитационное притяжение от планет-гигантов, повлиявшее на пояс астероидов каким-то определённым образом. Видеопрезентацию работы с комментариями учёного можно посмотреть в пресс-релизе университета Брауна.

Тематика второй и третьей статей схожа между собой – это информация, переданная радиометром DLRE. Написаны материалы соответственно под руководством Тимоти Глотча (Timothy Glotch) из университета Стони Брук и Бенджамина Гринхагена (Benjamin Greenhagen) из Лаборатории реактивного движения.

DLRE регистрирует ИК-излучение по семи отдельным каналам, которые покрывают диапазон от 7,6 до 400 микрометров. Прибор оценивает состав пород лунной коры, два канала при этом исследуют отражённое от поверхности солнечное излучение.

Традиционно поверхность Луны представляют в виде анортозитовых возвышенностей, где увеличено содержание кальция и алюминия, – противопоставляя им базальтовые моря, где повышена концентрация магния и железа. Оба типа пород считаются первичными, то есть образованными в результате кристаллизации мантийного вещества.

Новые наблюдения DLRE весьма противоречивы: хотя в целом они подтверждают правоту указанной классификации, некоторые лунные возвышенности заставили учёных сильно задуматься. Например, зонд весьма часто регистрировал повышенное содержание натрия, для анортозитовой коры не характерное.

Также учёные обнаружили в нескольких областях богатые окисью кремния минералы – кварц, калиевый и натриевый полевые шпаты. Они соответствуют уже эволюционировавшим горным породам, существенно отличным от анортозита.

В этих же лунных районах ранее исследователи обнаружили повышенное содержание тория – это может служить ещё одним косвенным свидетельством эволюции пород.

Что любопытно, DLRE не удалось выявить следы «чистого» мантийного вещества, которое, как предполагалось, должно выходить на поверхность в некоторых районах, где лунная кора сходит на нет.

Ожидавшиеся учёными сигналы отсутствовали даже при изучении бассейна Южный полюс – Эйткен, старейшего и глубочайшего ударного кратера. Тут у исследователей два основных предположения: либо мантийного вещества (в предполагавшемся виде) действительно нет на поверхности Луны, либо его площадь слишком мала, чтобы материал мог быть засечён DLRE.

Возвращаясь к работе, посвящённой кратерам, следует заметить, что она удачно развивает более раннее предположение. В 2005 году команда из университета Аризоны опубликовала статью в Science, в которой высказывалась гипотеза о связи временных периодов с размерами падавших на Луну объектов.

Тогда учёные также пришли к выводу (теперь практически подтвердившемуся), что именно море Восточное должно было быть той характерной отметкой, на которой эпоха серьёзных бомбардировок закончилась. Подтвердить или опровергнуть эту теорию помогут более подробные топологические карты Марса и Меркурия, которые ещё предстоит составить.