Земля «стянула» тяжелую материю на видимую сторону Луны

Взаимодействие гравитации Земли с новорожденной Луной привело к тому, что наиболее плотные и химически сложные породы скопились на видимой стороне Луны, а легкие, примитивные минералы оказались на обратной стороне спутника нашей планеты, заявляют астрономы в статье, опубликованной в журнале Nature Geoscience.

Обратная сторона Луны, в отличие от относительно равнинной видимой стороны, покрыта многочисленными холмами и кратерами. Кроме того, последние гравитометрические исследования показали, что видимая половинка Луны заметно тяжелее, чем ее обратная сторона. Такую асимметричность спутника Земли астрофизики пытались объяснить, в частности, неравномерностью охлаждения и застывания «новорожденной» Луны, воздействием гравитации Земли или усиленными «бомбардировками» обратной стороны.

Тайна Луны

Группа планетологов под руководством Макико Охтаке (Makiko Ohtake) из Института космической науки JAXA в городе Канагава (Япония) попыталась найти объяснение этой аномалии в минеральном составе лунных пород, изучая образцы, полученные экспедициями «Аполлон» и анализируя геологические данные, полученные американским зондом Lunar Prospector и японским аппаратом «Кагуя».

В своей работе исследователи предположили, что историю формирования Луны можно восстановить по тому, как быстро охлаждался и застывал магменный океан на поверхности каждой ее половины.

Для этого ученые проанализировали химический состав лунных анортозитов — магматических пород, составленных из кальция, алюминия, кремния и примесей минералов с высокой долей железа. При этом Охтаке и его коллеги обращали особое внимание на концентрацию магния в недрах луны.

По словам планетологов, доля магния в породе является своего рода индикатором ее «развитости» — чем меньше атомов этого металла в минерале, тем выше его химическая сложность. Как правило, породы с небольшой концентрацией магния формируются достаточно долго, и в них присутствуют многие «тяжелые» химические элементы — железо и другие металлы с высокой молекулярной массой.

Планета-"чайник"

Авторы статьи использовали данные, полученные спектрометром «Кагуи», для составления карты концентрации магния в лунных породах. Оказалось, что практически все породы на видимой стороне содержат относительно небольшую долю магния, и повышенную — на обратной стороне.

Как утверждают ученые, такое распределение минералов могло сложиться в результате двух процессов. Во-первых, породы на обратной стороне Луны могли застыть несколько раньше, чем на видимой половине планеты. Во-вторых, легкие породы на видимой стороне Луны могли перемешаться с тяжелыми породами из нижних слоев магменного «озера».

Охтаке и его коллеги считают первый процесс более вероятным. По их словам, он мог протекать следующим образом: взаимодействие гравитации Земли и новорожденной Луны приводило к тому, что температура на видимой половине спутника была несколько выше, чем на обратной стороне.

В результате этого возник конвективный «конвейер», который переносил застывшие легкие минералы с видимой стороны на обратную, где легкие, насыщенные магнием породы скапливались в районе экватора. Данный механизм можно сравнить с тем, как кипит вода в чайнике или как отопительные батареи нагревают воздух в комнате.

В результате этого на видимой половине Луны возникла «тяжелая» кора, сформированная из нижних магматических пород, а на обратной стороне — легкая. Это может объяснять то, почему ближняя к нам сторона несколько тяжелее своей «темной половины», заключают ученые.

риа