Индийский модуль обнаружил, что на Луне был огромный океан расплавленных пород

Исследования индийской миссии Chandrayaan-3 подтвердили гипотезу о существовании океана расплавленной породы на Луне в прошлом. Результаты были опубликованы в журнале Nature. 23 августа 2023 года посадочный модуль Vikram приземлился на южной стороне Луны, после чего был развернут марсоход Pragyan для изучения местности. Исследования показали, что лунный грунт в этом районе состоит в основном из железистого анортозита и имеет схожий химический состав с образцами, собранными миссиями Apollo 16 и Luna 20. Это сходство поддерживает гипотезу о том, что в ранней истории Луна была покрыта океаном магмы.

Считается, что Луна сформировалась в результате столкновения планеты размером с Марс с Землей, в результате чего были выброшены каменные обломки, которые впоследствии слились, образовав единственный спутник нашей планеты. Предполагается, что лунный океан магмы существовал с момента ее формирования и в течение десятков или сотен миллионов лет после этого.

Охлаждение и кристаллизация этого океана магмы в конечном итоге привели к образованию железистых анортозитовых пород. Геологи полагают, что лунные нагорья отчасти представляют собой древнюю кору Луны. Посадки миссий Chandrayaan-3, Apollo 16 и Luna 20 в нагорных районах создали возможность для сравнительных исследований.

Это позволило проверить гипотезу о существовании глобального океана жидкой магмы на поверхности Луны, называемого моделью лунного магматического океана (LMO). Исследователи подчеркнули, что их измерения показывают однородность состава поверхности Луны на протяжении нескольких десятков метров в зоне работы марсохода. Подобные измерения важны для корректной интерпретации данных, получаемых орбитальными аппаратами.

К примеру, ученые сравнили эти результаты с данными предыдущих индийских лунных миссий Chandrayaan-1 и Chandrayaan-2, которые измеряли поверхность Луны с орбиты. Совпадение этих данных с результатами, полученными ровером Pragyan, укрепляет уверенность в точности орбитальных данных, которые предполагают, что поверхность Луны в этом регионе является химически однородной на площади нескольких километров.

Данные измерения важны для интерпретации лунных метеоритов. Лунные метеориты представляют собой образцы породы, выброшенные в космос с поверхности Луны в результате столкновения с космическими объектами. Эти осколки породы могут позднее проникнуть в атмосферу Земли, а некоторые из них — даже упасть на землю. В результате случайного выбрасывания с различных участков Луны ученые получают породы из регионов, которые не посещались предыдущими миссиями.

Однако эти образцы выбрасываются случайно, поэтому трудно определить их точное расположение, с какого участка Луны они происходят. Поэтому измерения, сделанные марсоходом Pragyan, помогают исследователям создать более полное представление о различных регионах Луны и сравнить, как их метеоритные образцы соотносятся с этими данными.

Модель лунного магматического океана была разработана после возвращения образцов с миссии Apollo 11. Эта миссия приземлилась в области, где преобладают темные базальтовые породы, аналогичные тем, которые образуются при извержении вулканов в Исландии или на Гавайях. Однако ученые заметили, что в почвах, собранных миссией Apollo 11, также присутствуют фрагменты белой породы, богатой минералом анортитом, которому дали название железистый анортозит.

Это открытие дало основание предположить, что белая порода представляет собой небольшие фрагменты древней лунной коры. Когда магматический океан охлаждался, более плотные минералы, такие как оливин и пироксен, опускались вниз, образуя нижние слои. В то время как ферроанортозит, будучи менее плотным, чем остальные магматические материалы, поднимался на поверхность, формируя самую первую кору Луны.

С тех пор как первые модели лунного океана магмы были предложены учеными, исследования Луны дали многие новые данные, которые усложнили понимание ее геологии. Одним из таких примеров является различие в толщине коры между ближней и дальней сторонами Луны. Кора ближней стороны Луны кажется намного тоньше, чем кора дальней стороны.

Точно так же неясно, почему на ближней стороне наблюдалась гораздо большая вулканическая активность, в результате чего на ней преобладают обширные равнины из темных базальтовых пород, в то время как дальняя сторона, по-видимому, состоит в большей степени из железистого анортозита. Пытаясь решить эти проблемы, исследователи разработали подробные модели, объясняющие, как образовалась лунная кора, которая позже была изменена в результате извержений вулканов и образования ударных кратеров. Некоторые модели предсказывали наличие нескольких слоев лунной коры с железисто-анортозитовыми породами наверху и более богатыми магнием породами под ними.

Стоит отметить, что состав, измеренный в этом исследовании, не соответствует тому, что можно было ожидать от первозданного железистого анортозита, который, как считалось, составлял древнюю лунную кору. Вместо этого он содержит больше магния. Это наблюдение указывает на более высокую концентрацию определенных минералов в лунной коре, чем предполагалось первоначальными моделями лунного магматического океана.

Авторы предполагают, что их измерения могут отражать смешанный состав железо-анортозитовой породы, из которой состоит древняя лунная кора, вместе с материалом из нижележащих слоев более богатых магнием пород. Эти различные слои материала могли быть перемешаны в результате выемки материала во время образования ударных кратеров на Луне.

В частности, место посадки Chandrayaan-3, вероятно, было покрыто примерно 1,5–2 км породы, выброшенной из так называемого ударного бассейна «Южный полюс-Эйткен» — впадины на поверхности диаметром 2,5 тыс. км, которая, как считается, образовалась в результате удара в начале истории Луны. Более поздние ударные кратеры еще больше перемешали и распределили этот материал, в результате чего получилась химическая сигнатура, измеренная миссией Chandrayaan-3 в этом исследовании.

Ученые из Смитсоновского института предлагают план по защите биоразнообразия Земли в виде создания биохранилища ДНК на Луне. По их словам, постоянно затененные лунные кратеры достаточно холодны для криогенной консервации и не нуждаются в электричестве или жидком азоте.