Ново изследване, публикувано в списанието Science Advances, хвърля светлина върху важни детайли относно най-големия и най-стар ударен кратер на Луната.

Басейнът Южен полюс – Ейткън се простира на повече от 2000 км на обратната страна на Луната. А новите данни могат да се окажат ключови при планирането на предстоящата мисия на НАСА „Артемис“, насрочена за 2028 г.

Най-големият ударен басейн на Луната

Басейнът Южен полюс – Ейткън (SPA) е най-големият и най-стар потвърден ударен басейн на естествения ни спътник.

Той има уникална конична елипсовидна форма, която отдавна озадачава учените и предизвиква дебати относно посоката и характера на сблъсъка, който го е формирал.

Някои асиметрии в кората предполагат траектория на удара в северна посока. Докато формата и структурата на басейна сочат към южна траектория.

Големите басейни на Луната и други твърди тела (като Марс и Плутон) често имат формата на стесняващи се елипси в посока, обратна на мястото на удара.

Стесняването на SPA в южна посока, по-стръмният градиент на дебелината на кората на север, както и наличието на находище, богато на торий и желязо, югозападно от басейна, подкрепят хипотезата за удар с траектория, насочена на юг.

Тази посока определя и къде може да са попаднали изхвърлените при сблъсъка материали, включително и такива от лунната мантия.

Предишни модели предполагаха, че обектът, причинил удара, е бил с ширина между 200 и 400 км и се е сблъскал с повърхността под ъгъл от 30° до 45°.

Тези модели обаче не са анализирали връзката между посоката на сблъсъка и наблюдаваното разпределение на дебелината на кората. Както и между стеснения вид на кратера и разпределението на изхвърлената материя.

Уточняването на тези детайли може да помогне за разкриване на историята на Луната и за планирането на бъдещи мисии.

Как се е образувал кратерът Южен полюс – Ейткън?

За да разберат по-добре басейна SPA и обекта, който го е формирал, екип от учени е използвал 3D симулации с висока резолюция. И е пресъздал сблъсъка при различни параметри.

В моделите си те са използвали както диференцирани, така и недиференцирани тела.

При диференцираните тела материалите са разделени на плътно ядро и външни слоеве поради нагряването в ранните етапи на тяхното формиране.

Симулациите са варирали също размера, ъгъла и скоростта на ударното тяло, а резултатите са сравнени с наблюдаваните характеристики на басейна.

Резултатите показват, че формата на SPA се обяснява най-добре със сблъсък на диференциран обект с ширина 260 км. Вероятно се е движил от север на юг под малък ъгъл, без да проникне напълно в лунната повърхност.

Учените твърдят, че най-плътното ядро на обекта е причината за характерното стесняване на басейна.

Моделите показват, че материалът първо се изхвърля, а след това, към края на процеса, временният кратер се срутва под действието на гравитацията. И образува голямо асиметрично централно възвишение.

По-голямата част от материала от лунната мантия, изхвърлен при удара, е паднал обратно в басейна.

Различните скорости на обектите водят до различни форми на кратера.

При скорост от 10 км/с моделите показват форма, подобна на най-добрия вариант на екипа, но стесняването е твърде преувеличено.

При скорост от 16 км/с кратерът е твърде кръгъл в сравнение с реалния SPA, което означава, че скоростта на обекта вероятно е била някъде по средата. Скоростта също така подсказва и неговия произход.

Учените смятат, че предвид динамичната еволюция и сблъсъците на остатъци от планетезимали, най-вероятно обектът, формирал SPA, произхожда от зоната на Марс, а не от тази на Венера и Земята.

Възможност за мисията „Артемис“

Основната цел на изследването е да се определи разпределението на изхвърлената мантия около SPA и да се установи дали могат да бъдат взети проби по време на бъдещи мисии.

Симулациите показват, че изхвърлените материали са се приземили във формата на „пеперуда“, като материал от мантията се е разпространил на около 550 км извън ръба на кратера в посока надолу по траекторията и на 650 км встрани.

В посока нагоре по траекторията обаче не се откриват такива материали.

Тъй като предстоящата лунна мисия „Артемис“ планира кацане в района на южния полюс на Луната, близо до южния ръб на SPA, екипът смята, че събирането на проби от лунната мантия е напълно възможен резултат – при условие че техните симулации са верни.

Учените отбелязват, че резолюцията на изследването, макар и висока за 3D модели, все пак може да не отчита по-фини детайли в деформацията на кората и разпределението на изхвърлената материя.

Въпреки това пробите от мисията „Артемис“ вероятно ще проверят директно тези прогнози в рамките на следващите няколко години. Екипът подчертава, че тези проби могат да помогнат за установяване на възрастта на SPA и състава на лунната мантия.