Нове дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, дозволило уточнити деякі важливі деталі щодо найбільшого та найдавнішого ударного кратера на Місяці, який простягається на понад 1200 миль (2000 км) на зворотному боці Місяця. Ці нові дані можуть стати в пригоді під час планування майбутньої місії NASA Artemis на Місяць, яка запланована на 2028 рік.
Найбільший ударний басейн на Місяці
Басейн Південний полюс — Еткейн (SPA) — найбільший і найстаріший підтверджений ударний басейн на Місяці. Він має унікальну конічно-еліптичну форму, яка спантеличила науковців і викликала дискусії щодо напрямку та характеру удару, що його утворив. Деякі асиметрії в корі вказують на траєкторію удару в північному напрямку, тоді як форма та структура басейну вказують на траєкторію у південному напрямку.
Великі басейни на Місяці та інших твердих тілах (наприклад, на Марсі та Плутоні) мають форму еліпсів, що звужуються у напрямку від місця падіння. Звуження SPA у південному напрямку, більш крутий градієнт товщини кори у північному напрямку, а також наявність родовища, багатого на торій і залізо, на південному заході від SPA за межами краю басейну підтверджують траєкторію удару, спрямовану на південь.
Цей напрямок також визначає, де могли приземлитися викиди, включаючи матеріал із мантії Місяця, під час і після удару. Попередні моделі припускали, що ширина імпактора становила від 200 до 400 км, а кут зіткнення — від 30° до 45°. Однак у минулих моделях не аналізували взаємозв’язок між напрямком зіткнення та спостережуваним розподілом товщини кори SPA, а також між її звуженою формою та розподілом викидів. Визначення таких деталей може допомогти з’ясувати історію Місяця та спланувати майбутні місії до нього.
Як утворився кратер Південний полюс — Еткейн?
Щоб краще зрозуміти басейн SPA та об’єкт, який його сформував, команда застосовувала 3D-моделювання з високою роздільною здатністю для імітації зіткнення з місячним аналогом за різних параметрів. У своїх моделюваннях науковці використовували як диференційовані, так і недиференційовані тіла, причому матеріали в диференційованих тілах були розділені на щільне ядро та зовнішні шари в результаті нагрівання на ранніх етапах їхнього формування. У моделюванні також варіювали розмір, кут та швидкість ударного тіла. Команда порівняла результати кожного моделювання зі спостережуваними характеристиками басейну.
Результати моделювання показали, що форму басейну SPA найкраще пояснює падіння диференційованого імпактора завширшки 260 км, який впав із півночі на південь під невеликим кутом, не проникнувши повністю у місячну поверхню. Науковці стверджують, що саме щільне ядро імпактора є причиною характерного звуження басейну. Моделі показують, що матеріал викидається, а потім, ближче до кінця, тимчасовий кратер обвалюється під дією гравітації й утворює велике асиметричне центральне підняття. Більша частина матеріалу мантії Місяця, викинутого в результаті удару, впала назад у басейн.
Відмінності у швидкості об’єктів призвели до різних форм кратера. За швидкості 10 км/с моделі показали форму, схожу на найкращий варіант команди, але звуження було надто перебільшеним. за швидкості 16 км/с кратер був занадто круглим у порівнянні з реальним SPA, що означає, що швидкість об’єкта, ймовірно, була десь посередині. Швидкість також дає підказки щодо його походження.
Науковці вважають, що, з огляду на динамічну еволюцію та зіткнення залишків планетезималей, найімовірніше, імпактор SPA походив із зони Марса, а не Венери та Землі. Об’єкти в зоні Марса були перенесені туди та/або утворилися на місці в ранній Сонячній системі.
Можливість для місії Artemis
Головною метою дослідження було визначити розподіл викидів мантії навколо SPA та з’ясувати, чи можна отримати зразки під час майбутніх місій. Моделювання показало, що викиди приземлилися у формі метелика, причому матеріал мантії розподілився приблизно на 550 км за межами краю в напрямку донизу та на 650 км у поперечному напрямку. Однак було виявлено, що у напрямку вгору викидів мантії немає.
Оскільки майбутня місячна місія Artemis планує здійснити посадку в районі південного полюса Місяця, поблизу південного краю SPA, команда вважає, що відбір зразків місячної мантії є цілком імовірним результатом — за умови, що їхні моделювання є правильними.
Науковці зазначають, що роздільна здатність дослідження, хоча й висока для 3D-моделей, все ж може не враховувати дрібніші деталі деформації кори та розподілу викидів. Однак зразки місії Artemis, ймовірно, безпосередньо перевірять ці прогнози протягом найближчих кількох років. Команда зазначає, що ці зразки також можуть допомогти встановити вік SPA та склад місячної мантії.
За матеріалами phys.org
