Минералы могут быть причиной, почему ближняя и дальняя стороны Луны различаются

Фото из открытых источников

До 1959 года люди никогда не видели обратную сторону Луны. В том году советский космический аппарат «Луна-3» облетел Луну и отправил фотографии обратной стороны на Землю. Хотя изображения были зернистыми и черно-белыми, они все равно были показательными. Они показали нам, что обратная сторона отличается. На ней больше кратеров и меньше темных вулканических равнин, называемых «морями», которые характеризуют обратную сторону.

Контраст между двумя сторонами сразу же вызвал вопросы о том, как образовалась и развивалась Луна. Ученые задались вопросом, было ли это следствием гравитационного влияния Земли или же толщина коры была разной. Ученые поняли, что Луна не является однородным телом, и с тех пор ломают голову над причиной.

Новая исследовательская статья в Nature Communications показывает, как следовые количества некоторых минералов могут объяснить лунную дихотомию. Ведущий автор — Цзе-Джун Цзин из Центра геодинамических исследований в Университете Эхимэ в Японии.

Он сосредоточен на хлоре (Cl) и фторе (F) и их присутствии в минералах и расплавах на Луне. «Распространенность галогенов в лунных минералах дает уникальную возможность понять летучий бюджет Луны, но неполные знания о включении галогенов в минералы и расплавы ограничивают их применение», — пишут авторы. «Большинство материалов лунной коры вблизи поверхности оказываются аномально обогащенными Cl по сравнению с ожиданиями от моделей формирования первичной коры, вероятно, из-за широко распространенного метасоматоза (хлорида металла)».

Метасоматоз — это геологический процесс, при котором химический состав горных пород изменяется под воздействием новых химических элементов, привносимых водой или магмой.

Исследователи провели лабораторные эксперименты, имитирующие распределение Cl в лунной магме и минералах посредством метасоматоза. Они также работали с моделями эволюции недр Луны и соединили их с содержанием галогенов, обнаруженным в лунных образцах. Они обнаружили, что в то время как образцы с ближней стороны аномально богаты Cl, образцы с дальней стороны — нет. Они говорят, что это результат метасоматоза, когда газообразные соединения Cl проникают в лунные породы с ближней стороны.

Еще одна часть лунной головоломки — лунный террейн KREEP. Это большой регион на ближней стороне Луны с обильными запасами калия (K), редкоземельных элементов (REE) и фосфора (P). Из четырех лунных террейнов KREEP — единственный, который находится исключительно на ближней стороне Луны. Он также известен своими высокими концентрациями тория.

KREEP имеет решающее значение для того, как Луна сформировалась и развивалась после фазы магматического океана. Хотя KREEP, вероятно, был широко распространен по всей Луне на самых ранних стадиях, сейчас он ограничен одним регионом. Исследователи не уверены, почему, это могло произойти из-за мощного удара, который вырыл бассейн Южного полюса Эйткен (SPA) . Это на противоположной стороне Луны, и этот удар мог создать термическую аномалию, которая переместила KREEP к ближней стороне, где он находится сейчас.

Исследование показывает, что пары Cl были широко распространены на ближней стороне Луны, но не на дальней. Это предполагает сильную связь между ними и лунной дихотомией.

Исследователи полагают, что метасоматизм Cl может быть связан с дегазацией при ударе или извержении из террейна KREEP. Cl очень летуч и несовместим. В геологическом контексте это означает, что Cl нелегко вписывается в кристаллическую структуру минералов, пока магма остывает и становится твердой.

«Богатые хлором пары, высвобождаемые во время извержений (или испарения, вызванного ударом), сыграли ключевую роль в трансформации видимой человеком стороны Луны», — объясняют авторы. С другой стороны, они предполагают, что обратная сторона не затронута этой связанной с парами вулканической деятельностью. Она более нетронута, чем ближняя сторона, и сохраняет информацию о фазе магматического океана Луны.

Это исследование могло бы объяснить лунную дихотомию, но авторы указывают, что необходимо больше доказательств. Китай высадил две миссии на обратной стороне Луны, включая миссию «Чанъэ-6», которая собрала образцы. По словам авторов, миссии на обратной стороне Луны могли бы предоставить доказательства, необходимые для подкрепления их объяснения.

«Гипотеза о том, что метасоматоз Cl ограничен террейном Procellarum KREEP, может быть дополнительно проверена путем объединения наших экспериментальных данных с измерениями галогенов в образцах с дальней стороны Чанъэ-6», — заключают они.