Twarz, którą Księżyc pokazuje Ziemi, wygląda zupełnie inaczej niż ta, którą skrywa po drugiej stronie. W pobliżu dominuje księżycowa klacz – rozległe, ciemne pozostałości pradawnej lawy. Z drugiej strony pokryta kraterami druga strona jest praktycznie pozbawiona cech klaczy o dużej skali. Dlaczego te dwie strony są tak różne, jest jedną z najtrwalszych tajemnic Księżyca.
Teraz naukowcy mają nowe wyjaśnienie dwulicowego Księżyca – takie, które odnosi się do gigantycznego uderzenia miliardów lat temu w pobliżu południowego bieguna Księżyca.
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Science Advances pokazuje, że uderzenie, które uformowało gigantyczny basen bieguna południowego-Aitken (SPA) na Księżycu, spowodowałoby powstanie ogromnego pióropusza ciepła, które rozchodziło się we wnętrzu Księżyca. Ten pióropusz przeniósłby pewne materiały – zestaw pierwiastków ziem rzadkich i wytwarzających ciepło – na bliską stronę Księżyca. Ta koncentracja pierwiastków przyczyniłaby się do wulkanizmu, który stworzył pobliskie równiny wulkaniczne.
„Wiemy, że duże uderzenia, takie jak ten, który utworzyło SPA, wytworzyłyby dużo ciepła” – powiedział dr Matt Jones. kandydat na Brown University i główny autor badania. „Pytanie brzmi, w jaki sposób to ciepło wpływa na dynamikę wnętrza Księżyca. Pokazujemy, że w każdych prawdopodobnych warunkach w czasie, gdy utworzyło się SPA, kończy się to koncentracją tych wytwarzających ciepło pierwiastków na bliższej stronie. Spodziewamy się, że przyczyniło się to do powstania płaszcza topnienie, które spowodowało wypływy lawy, które widzimy na powierzchni”.
Badanie było wynikiem współpracy Jonesa i jego doradcy Alexandra Evansa, adiunkta w Brown, wraz z badaczami z Purdue University, Lunar and Planetary Science Laboratory w Arizonie, Stanford University i Jet Propulsion Laboratory NASA.
Różnice między bliską i dalszą stroną Księżyca zostały po raz pierwszy ujawnione w latach 60. XX wieku przez sowieckie misje Luna i amerykański program Apollo. Chociaż różnice w złożach wulkanicznych są wyraźnie widoczne, przyszłe misje ujawnią również różnice w składzie geochemicznym. W pobliżu znajduje się anomalia kompozycyjna znana jako Procellarum KREEP terrane (PKT) – stężenie potasu (K), pierwiastków ziem rzadkich (REE), fosforu (P) oraz pierwiastków wytwarzających ciepło, takich jak tor. KREEP wydaje się być skoncentrowany wi wokół Oceanus Procellarum, największej z równin wulkanicznych w pobliżu, ale jest rzadkością w innych miejscach na Księżycu.
Niektórzy naukowcy podejrzewali związek między PKT a strumieniami lawy w pobliżu, ale pytanie, dlaczego ten zestaw pierwiastków był skoncentrowany w pobliżu, pozostało. To nowe badanie dostarcza wyjaśnienia, które jest powiązane z basenem Biegun Południowy-Aitken, drugim co do wielkości znanym kraterem uderzeniowym w Układzie Słonecznym.
W ramach badań naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe pokazujące, w jaki sposób ciepło generowane przez gigantyczne uderzenie zmieni wzorce konwekcji we wnętrzu Księżyca i jak może to spowodować redystrybucję materiału KREEP w płaszczu Księżyca. Uważa się, że KREEP reprezentuje ostatnią część płaszcza, która zestala się po uformowaniu się Księżyca. Jako taki prawdopodobnie utworzył najbardziej zewnętrzną warstwę płaszcza, tuż pod skorupą księżycową. Modele księżycowego wnętrza sugerują, że powinno ono być mniej więcej równomiernie rozłożone pod powierzchnią. Ale ten nowy model pokazuje, że równomierna dystrybucja zostałaby zakłócona przez smugę ciepła z wpływu SPA.
Zgodnie z modelem, materiał KREEP pokonał falę ciepła emanującą ze strefy uderzenia SPA jak surfer. Gdy chmura cieplna rozprzestrzeniła się pod skorupą Księżyca, materiał ten został ostatecznie dostarczony masowo na bliższą stronę. Zespół przeprowadził symulacje dla wielu różnych scenariuszy uderzeń, od śmiertelnego uderzenia po uderzenie oślepiające. Podczas gdy każdy z nich wytwarzał różne wzorce ciepła i mobilizował KREEP w różnym stopniu, wszystkie tworzyły stężenia KREEP na bliższej stronie, co jest zgodne z anomalią PKT.
Naukowcy twierdzą, że praca dostarcza wiarygodnego wyjaśnienia jednej z najtrwalszych tajemnic Księżyca.
„Sposób powstania PKT jest prawdopodobnie najważniejszym otwartym pytaniem w nauce księżycowej” – powiedział Jones. „Uderzenie Bieguna Południowego-Aitken jest jednym z najważniejszych wydarzeń w historii Księżyca. Ta praca łączy te dwie rzeczy i myślę, że nasze wyniki są naprawdę ekscytujące”.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez Uniwersytet Browna. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.