Лунната е странен обект и учените откриха една от потенциалните причини за това.

Повърхността на земния спътник е химически асиметрична и нови данни сочат, че това се дължи на факта, че мантията му се е обърнала наопаки, когато е бил съвсем млад. Онова, което е било на повърхността на земния спътник, е отишло под него; и обратното.

Учените, изследващи с Луната, разсъждават върху идеята за това преобръщане от десетилетия. Сега обаче разполагаме с нови доказателства в нейна подкрепа. Екип от изследователи, ръководени от планетарните учени Вейган Лианг и Адриен Броке от Университета в Аризона установи, че гравитационната карта на Луната най-добре отговаря на този модел на преобръщане на мантията.

В поредица от симулации екипът показа как гравитационните аномалии на близката страна на спътника съответстват на наличието и местоположението на плътни скали, носещи плътни минерали, които са се запазили от ранните дни на Луната.

"Това тълкуване се подкрепя от убедителното сходство между наблюдаваните модел, големина и размери на гравитационните аномалии и тези, предсказани от геодинамичните модели на остатъците от струпвания, съдържащи илменит", пишат изследователите в своята статия.

Освен това изследователите установяват кога точно се е случило това преобръщане: преди около 4,22 милиарда години, малко след като Луната се е образувала от парче Земя, откъснало се по време на силен сблъсък в началото на историята на Слънчевата система.

Едно от най-специфичните неща за Луната е свързано с нейната повърхност. На близката ѝ страна има регион, който е доста странен от геохимична гледна точка. Той е известен като терена KREEP и е богат на специфични и неочаквани метали: калий, редкоземни елементи и фосфор.

KREEP се припокрива и с лунните морета - големи базалтови равнини, които са резултат от вулканична дейност. Този базалт е богат на минерал, наречен илменит (съставен предимно от титан и желязо). Илменитът е доста плътен като скалата, която го носи.

Това е озадачаващо, тъй като скалите под него са по-малко плътни. Въз основа на плътността бихте очаквали струпванията, съдържащи илменит (IBC), да са потънали в Луната, а по-малко плътните скали да са се издигнали на повърхността.

Както теренът KREEP, така и IBC могат да бъдат обяснени с геодинамични процеси скоро след образуването на Луната. Докато все още е била гореща и мека, Луната вероятно е била покрита от океан от разтопена магма, която се е охладила, за да образува кората и мантията.

При този сценарий, когато магмата достига края на своя процес на охлаждане и кристализация, в слой между кората и мантията се образуват плътни минерали като илменит, а елементите на KREEP се концентрират в течен резервоар.

Промени във вътрешността на Луната, като IBC е показан в зелено, а топлинната аномалия, предизвикана от гигантския удар - в кафяво. (Adrien Broquet, LPL/Nan Zhang, PKU)

Принципно би следвало тези плътни минерали да потънат към лунното ядро. Но без да моделират физическите процеси, които са протичали в Луната по време на нейното формиране, учените не могат да бъдат сигурни, че се е случило точно това.

Възможно е също така след това първоначално потъване навътре IBC да са се затоплили и да са се издигнали отново, като междувременно са преобърнали мантията. Това би обяснило както терена KREEP, така и богатите на титан базалти, които са изхвърлени на повърхността чрез вулканизъм.

При този сценарий и двата набора елементи би трябвало да се окажат повече или по-малко равномерно разпределени върху лунната мантия, но учените не са установили това.

Едно от обясненията е свързано с басейн Южен полюс-Ейткън на далечната страна на Луната - най-големият познат ударен кратер не само на нашия спътник, но и в цялата Слънчева система. Той покрива повече от една четвърт от повърхността на Луната.

При този удар се е формирала гореща точка, която би могла да доведе до миграция на KREEP и илменит далеч от мястото на удара, концентрирайки ги на близката страна на Луната. Тъй като е под повърхността, не можем да го видим; но изследователите осъзнават, че такава миграция би трябвало да остави отчетливи гравитационни следи.

Пример за една от гравитационните "шарки", получени при моделирането на екипа. (Liang & Broquet et al., Nat. Geosci., 2024)

Изследователите конструират модели на лунното преобръщане на богати на илменит материали, за да наблюдават гравитационните модели, породени от концентрациите на IBC под лунната кора.

Резултатите им дават ясно изразен полигонален модел на линейни гравитационни аномалии. Те сравняват това с данните, събрани от орбиталните апарати GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) на NASA - двойка машини, които прекарват повече от година в космоса, за да картографират гравитацията на повърхността на Луната.

Шарките, генерирани от модела за преобръщане на лунната мантия, съвпадат с наблюденията, събрани от GRAIL. Моделът също така разкрива колко време е необходимо за развитието на шарките, ограничавайки времето на преобръщане до преди най-малко 4,22 милиарда години.

"Гравитационните аномалии потвърждават прогнозата, че окончателното потъване на тези плътни материали е било под формата на подобни на листове понижения и че тези характеристики могат да се запазят през цялата геоложка история, като същевременно ограничават времето на преобръщане", пишат изследователите.

Съответно лунното гравитационно поле съхранява критичен запис на преобръщането на лунната мантия, за което от край време се предполага, че е едно от определящите събития в ранната лунна история. Просто досега не разполагаме с подробности по темата.

Откритията са публикувани в Nature Geoscience.

Източник: Science Alert