На Луне был гигантский океан расплавленной породы, свидетельствуют новые данные индийского посадочного модуля

Данные недавней индийской миссии «Чандраян-3» подтверждают идею о том, что когда-то Луну покрывал океан расплавленной породы. Ученые миссии опубликовали свои новые результаты в журнале Nature.

23 августа 2023 года спускаемый аппарат под названием «Викрам» успешно приземлился на поверхности Луны. Затем диспетчеры задействовали марсоход под названием «Прагян», который находился на Викраме, для исследования места приземления.

Место, где Викрам приземлился, находилось южнее, чем любой другой десантный корабль, который ранее находился на Луне. Это дало ученым представление о геологии Луны, образцы которой еще не были взяты.

Измерения Прагьяна показали, что определенная смесь химических элементов в лунном грунте (или реголите), окружающем посадочный модуль, была относительно однородной. Этот реголит в основном состоял из белой породы, называемой железистым анортозитом.

Ученые говорят, что химический состав реголита южного полюса Луны является промежуточным между химическим составом образцов из двух мест в экваториальной области Луны: собранные астронавтами во время полета американского корабля «Аполлон-16» в 1972 году и те, которые были возвращены на Землю роботизированной миссией «Луна-20», запущенной Советским Союзом в том же году.

Большое сходство в химическом составе всех эти образцы, несмотря на то, что они были получены из очень отдаленных географических мест на Луне, подтверждают идею о том, что в начале ее истории Луну покрывал единый океан магмы.

Считается, что Луна образовалась, когда планета размером с Марс столкнулась с Землей, выбросив породу, которая впоследствии слилась и образовала единственный спутник нашей планеты. Считается, что лунный океан магмы существовал с момента его формирования до десятков или сотен миллионов лет спустя.

Охлаждение и кристаллизация этого магматического океана в конечном итоге привели к образованию железистых анортозитовых пород, составляющих лунную массу. кора.

Орбитальные измерения

С геологической точки зрения считается, что лунное нагорье частично представляет собой древнюю лунную кору. «Чандраян-3», «Аполлон-16» и «Луна-20» приземлились в горных районах, что позволяет проводить сравнения.

Таким образом, это дало возможность проверить предсказания теории о том, что Луна покрыта глобальным океаном жидкой породы. – известная как модель лунного магматического океана (LMO).

Авторы подчеркивают, что их измерения показывают однородность состава поверхности Луны на расстоянии нескольких десятков метров, где работал марсоход.

Подобные «наземные» измерения имеют решающее значение для интерпретации наблюдений, сделанных орбитальным космическим кораблем. Например, авторы сравнили эти результаты с данными двух предыдущих индийских лунных миссий, Chandrayaan-1 и -2, которые измеряли лунную поверхность с орбиты.

Соответствие между этими более ранними измерениями космического корабля и теми, которые были сделаны с марсохода Прагьян дает новую уверенность в наборах орбитальных данных. Орбитальные данные показывают, что лунная поверхность в этом регионе однородна по химическому составу на площади в несколько километров.

Эти измерения также неоценимы, когда дело доходит до интерпретации лунных метеоритов. Это образцы горных пород, выброшенных в космос с лунной поверхности при столкновении космического камня с Луной.

Эти фрагменты горных пород впоследствии могут попасть в атмосферу Земли, а некоторые даже упасть на Землю. Это фантастические образцы, поскольку случайный характер их выбрасывания из разных частей Луны означает, что мы получаем образцы из областей, не посещавшихся предыдущими миссиями.

Однако именно из-за этого случайного режима отбора проб трудно понять, откуда они взялись на Луне, что не позволяет нам поместить их в надлежащий контекст. Итак, измерения марсохода Pragyan помогают нам составить представление о том, как выглядят различные регионы Луны и как сравниваются образцы наших метеоритов.

Ближняя и дальняя стороны

Модель лунного магматического океана Впервые он был задуман после возвращения образцов с миссии «Аполлон-11». Эта миссия приземлилась в районе, где преобладали темные базальтовые породы (подумайте о материале, произведенном вулканами в Исландии или на Гавайях).

Однако исследователи в то время заметили, что почва Аполлона-11 также содержала фрагменты белой породы, богат минералом анортитом, получившим название железистый анортозит.

Это наблюдение привело к предположению, что белая порода представляет собой крошечные фрагменты первоначальной древней лунной коры.

Как Океан магмы остыл, более плотные минералы, такие как оливин и пироксен, опустились, образовав более глубокий слой, называемый мантией, а железистый анортозит, будучи менее плотным, чем окружающая магма, всплыл на поверхность, образовав первую кору Луны.

С момента возникновения первоначального лунного океана магмы Были предложены модели, были сделаны различные предложения для объяснения дополнительных сложностей, связанных с лунными образцами и геологическими наблюдениями за Луной в целом — например, тот факт, что кора на ближней стороне Луны кажется намного тоньше, чем на обратной стороне.

Точно так же неясно, почему на ближней стороне наблюдается гораздо большая вулканическая активность, в результате чего на ней преобладают обширные равнины темных базальтовых пород, в то время как на дальней стороне, по-видимому, содержится больше железистого анортозита.

Пытаясь решить эти проблемы, исследователи разработали подробные модели, объясняющие, как образовалась лунная кора, а затем была изменена извержениями вулканов и образованием кратеров.

Некоторые модели предсказывают наличие нескольких слоев лунной коры, железистые анортозитовые породы наверху и более богатые магнием породы внизу.

Интересно, что состав, измеренный в этом исследовании, не соответствует тому, что можно было бы ожидать от нетронутого железистого анортозита, который, как считается, состоял из древних лунных корок. Вместо этого он содержит больше магния.

Это наблюдение указывает на более высокую концентрацию некоторых минералов в лунной коре, чем предполагалось в первоначальных моделях лунного магматического океана.

Авторы предлагают свои измерения может представлять собой смешанный состав железистой анортозитовой породы, составляющей древнюю лунную кору, вместе с материалом из нижележащих слоев более богатых магнием пород.

Эти различные слои материала могли быть смешаны под действием раскопки материала во время ударных кратеров на Луне.

В частности, место посадки Чандраяан-3, вероятно, было покрыто примерно 1,5-2 км выброшенной породы из так называемого «Южного полюса-Эйткен». Ударный бассейн – углубление на поверхности диаметром 2500 км, которое, как полагают, образовалось в результате колоссального удара в начале истории Луны.

Поздние ударные кратеры еще больше смешали и распределили этот материал, в результате чего в виде химической сигнатуры, измеренной миссией Чандраяан-3 в этом исследовании. .gif?distributor=republish-lightbox-basic» alt=»Разговор» width=»1″ height=»1″ style=»border: none !important; box-shadow: нет !important; маржа: 0 !важно; максимальная высота: 1 пиксель! важно; максимальная ширина: 1 пиксель! важно; минимальная высота: 1 пиксель !важно; минимальная ширина: 1 пиксель !важно; непрозрачность: 0 !важно; план: нет !важно; дополнение: 0 !important;» Referrerpolicy=»no-referrer-when-downgrade» loading=»lazy»>

Джошуа Снейп, научный сотрудник Университета Королевского общества, Департамент наук о Земле и окружающей среде, Манчестерский университет

Эта статья переиздана из журнала The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.