Появление долин вблизи южного полюса Луны потребовало считанных минут

Причиной были мощные скоростные выбросы породы при образовании кратера Шрёдингер

С помощью фотогеологического картирования планетологи исследовали строение и построили сценарий формирования долины Шрёдингера и долины Планка ― крупных деталей лунного рельефа, расположенных в южном полярном регионе. Они появились при образовании ударного кратера Шрёдингер, по-видимому, в результате чрезвычайно мощных асимметричных выбросов с энергиями порядка 1020—1021 джоулей приблизительно за 10 минут. Как отмечают авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, распределение и структура выбросов кратера Шрёдингер представляют интерес в плане отбора образцов грунта для работы миссий, планируемых в рамках программы «Артемида».

Кратер Шрёдингер расположен на обратной стороне Луны, на краю обширного ударного бассейна Южный полюс ― Эйткен, приблизительно в 300 километрах от полюса. Диаметр его достигает 320 километров, глубина ― около 4,5 километра, возраст оценивается в 3,81 миллиарда лет. Кратер окружен асимметричным слоем выбросов, простирающимся на 500 километров, хотя выброшенный материал, не обнаруженный при съемке с орбиты, может присутствовать и на большем расстоянии. Выброс грунта привел к появлению множественных вторичных ударных событий, и некоторые их них образовали расходящиеся от кратера длинные углубления ― долины. Самые протяженные из них ― это долина Шрёдингера и долина Планка. Длина их составляет 270 и 280 километров, ширина ― около 20 и 27 километров, глубина ― около 2,7 и 3,5 километра соответственно.

Спектральные исследования выявили неоднородность материала в кратере Шрёдингер и окружающих его областях. Этот материал не только содержит следы позднейшей вулканической активности, но и несет информацию о древнейших событиях геологической истории Луны. Дело в том, что при образовании кратера (предположительно в результате падения тела диаметром около 25 километров со скоростью 15 километров в секунду) вскрылись породы лунной коры с глубины до 30 километров. Кроме того, по поверхности были разбросаны древние выбросы ударного бассейна Южный полюс ― Эйткен, которые включают мантийный материал.

Чтобы уточнить распределение выбросов кратера Шрёдингер и модель его образования, американские и британские планетологи во главе с Дэвидом Крингом (David A. Kring) из Лунно-планетного института (Lunar and Planetary Institute) использовали фотогеологическое и топографическое картирование его вторичных структур ― долин Шрёдингера и Планка ― по данным орбитального аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter. Для всех вторичных кратеров, которые образуют долины, измерялись диаметры, глубины и расстояния до центра кратера Шрёдингер и до точки пересечения лучей, продолжающих долины. На основе полученных результатов ученые произвели расчеты скоростей и направления выбросов материала из кратера Шрёдингер.

Для выбросов, сформировавших долину Шрёдингера, скорость выброса составила от 0,95 до 1,05 километра в секунду, величина угла, под которым был выброшен материал ― от 45 до 20 градусов (учитывая круглую форму вторичных кратеров, угол выброса, видимо, был ближе к верхней границе этого диапазона). Время полета обломков составляло от 4,9 до 15,0 минут. Максимальная скорость выброса, образовавшего долину Планка, оказалась выше (1,23–1,28 километра в секунду), и материал при этом переместился на большее расстояние за время от 5,2 до 15,4 минут. Длительность вторичных бомбардировок в обоих случаях не превышала пяти минут.

При таких скоростях выброса теоретические оценки средних размеров выбрасываемых фрагментов составляют от 0,02 до 0,05 диаметра первичного ударного тела, в данном случае ― от 0,5 до 1,25 километра. Это согласуется с диаметрами вторичных кратеров в долине Планка (большинство из них меньше двух километров). С другой стороны, предполагаемые размеры обломков, падение которых привело к появлению долины Шрёдингера, значительно больше теоретических: 2,3–5,2 километра. По-видимому, эта долина, расположенная ближе к точке астероидного удара, образовалась в результате почти одновременного удара целого кластера выброшенных фрагментов, а не серии отдельных падений. Обломки в этом случае были плотно сгруппированы, так как вторичные кратеры сильно перекрывают друг друга. В отдаленной части долины Планка вторичные кратеры, напротив, возникали как результат падений отдельных фрагментов, а не непрерывного потока выбросов.

Расчеты показали, что для образования долины Шрёдингера кинетическая энергия выброшенного материала должна была составлять 3,39 × 1020 джоулей, а для долины Планка ― около 1,21 × 1021 джоулей. Оси долин, указывающие направление выбросов, сходятся не в центре кратера Шрёдингер, а на его краю, где, очевидно, и произошел первичный удар. По линии, соединяющей центр с этой точкой, было установлено и направление полета астероида: юго-юго-восток ― северо-северо-запад. Его падение под малым (менее 45 градусов) углом вызвало не точечный взрыв, а появление распределенной импактной зоны и асимметричную картину распределения выбросов. Уточнение этой картины поможет детализировать стратиграфию импактитов в регионе и более эффективно планировать взятие образцов грунта в ходе будущих миссий, в частности, в рамках программы «Артемида».

Ранее N + 1 рассказывал о том, как планетологи нашли остатки первичного лунного магматического океана, провели переоценку возраста Луны и уточнили время образования бассейна Южный полюс ― Эйткен.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Астрономы отыскали выстроенную вдоль прямой изолированную группу из пяти карликовых галактик

Это весьма редкое открытие