То, что находилось на поверхности молодой Луны, направилось вглубь спутника, а то, что было внутри — вышло на свет.
Ученые десятилетиями обсуждали вероятность того, что миллиарды лет назад Луна «вывернулась наизнанку» — в новой статье, опубликованной в журнале Nature (через Live Science), планетологи Университета Аризоны приводят собственные доказательства. Команда провела серию симуляций, в которых гравитационные аномалии на ближней стороне Луны вполне согласуются с наличием и расположением плотных минералов, которые сохранились с первых дней существования естественного спутника Земли. Планетологи также установили, что этот «переворот» произошел примерно 4,22 млрд лет назад — вскоре после того, как Луна сформировалась из куска Земли, отколовшегося после сильного столкновения в начале существования Солнечной системы.
На ближней стороне Луны есть регион, который ученые прозвали «геохимически странным» — известный, как регион KREEP, он богат специфическими и неожиданными металлами, такими как калий, редкоземельные элементы и фосфор.
Регион пересекается с «лунными морями» — большими базальтовыми равнинами, образованными в результате вулканической деятельности и богатыми ильменитом (минерал, состоящий преимущественно из титана и железа). Ильменит так же достаточно плотный, что удивляет, учитывая меньшую плотность расположенных здесь скал — есть мнение, что эти минералы когда-то затонули на Луне, тогда как менее плотные породы поднялись на поверхность.
Присутствие вышеупомянутых металлов и минералов можно объяснить геодинамическими процессами, которые начались вскоре после формирования Луны. Первоначально спутник был покрыт океаном расплавленной магмы, который остыл, образовав кору и мантию — в этом сценарии, когда магма достигает охлаждения и кристаллизации, плотные минералы, такие как ильменит, образуются в слое между корой и мантией, а элементы KREEP концентрируются в жидком резервуаре.
Возможно, после первоначального погружения ильмениты нагрелись и снова поднялись, опрокидывая мантию в процессе — это могло бы объяснить геохимические странности Луны, однако при таком сценарии оба набора элементов должны были бы распределиться более или менее равномерно.
Одно из объяснений, на которое ссылаются планетологи, связано с бассейном Южный Полюс — Эйткен на обратной стороне Луны, который когда-то образовался в результате мощного удара. Кратер сейчас покрывает более четверти поверхности спутника и мог «скрыть» миграцию ильменита и KREEP.
Исследователи понимали, что миграция должна была оставить четкие гравитационные следы и создали модели «лунного переворота», которые дали четкий полигональный рисунок линейных гравитационных аномалий, совпавший с наблюдениями аппаратов NASA.
«Таким образом, гравитационное поле Луны сохраняет критические сведения о опрокидывании лунной мантии, которое считается одним из определяющих событий в ранней истории спутника, но детали до сих пор оставались неизвестными», — пишут исследователи.