Учёные выяснили, что дальняя сторона Луны холоднее ближней

Учёные из University College London (UCL) и Пекинского университета совместно с китайскими коллегами пришли к выводу, что внутренняя часть дальней стороны Луны может быть холоднее, чем ближняя. Об этом говорится в исследовании, опубликованном в журнале Nature Geoscience.

Работа основана на анализе образцов лунного грунта, доставленных китайским аппаратом Chang’e-6 в 2024 году. Аппарат собрал около 300 граммов породы из огромного кратера на дальней стороне Луны — это первые образцы, полученные из этого региона. Учёные подтвердили, что возраст породы составляет около 2,8 миллиарда лет, и установили, что она сформировалась из магмы на глубине при температуре около 1 100 °C — примерно на 100 °C ниже, чем аналогичные образцы с ближней стороны Луны.

Профессор Ян Ли из UCL и Пекинского университета отметил, что различия между ближней и дальней сторонами Луны давно известны, но их природа остаётся загадкой.

«Мы называем её двуликой Луной. Считается, что температура мантии на дальней стороне ниже, но впервые мы получили доказательства на реальных образцах», — пояснил учёный.

Аспирант Пекинского университета Сюэлинь Чжу добавил, что различия между сторонами уходят гораздо глубже, чем их поверхность. Дальняя сторона Луны имеет более толстую кору, больше горных районов и кратеров и выглядит менее вулканически активной, чем ближняя.

Почему дальняя сторона холоднее

Авторы статьи предполагают, что мантия дальней стороны оказалась беднее элементами, которые выделяют тепло при радиоактивном распаде: ураном, торием и калием. Это могло произойти после гигантского удара астероида или планетезимали, который «перемешал» внутреннюю часть Луны и сместил богатые теплопроизводящими элементами материалы к ближней стороне.

Существуют и другие гипотезы. Например, что в ранней истории Луна могла столкнуться с «второй маленькой Луной», и нынешние образцы двух сторон происходят от двух разных по температуре тел. Также обсуждается версия, что ближняя сторона нагревается сильнее из-за притяжения Земли.

Как проводилось исследование

Образцы лунного грунта, в основном состоящие из зёрен базальта, были изучены с помощью электронного зонда для определения состава. Учёные измерили изотопы свинца, чтобы датировать породу, используя метод распада урана.

Затем исследователи применили несколько подходов для оценки температуры, при которой образовалась порода.

• Сначала они проанализировали состав минералов и сравнили его с компьютерными моделями, выяснив, что температура кристаллизации была примерно на 100 °C ниже, чем у образцов с ближней стороны.

• Далее они оценили температуру «родительской породы» до её плавления в магму, сравнив данные с результатами миссий «Аполлон». Разница вновь составила около 100 °C.

• Дополнительно учёные вместе с коллегами из Шаньдунского университета использовали спутниковые данные района посадки Chang’e-6, сопоставив их с аналогичными данными с ближней стороны, и получили разницу примерно 70 °C.

На Луне элементы, производящие тепло, часто сосуществуют с фосфором и редкоземельными элементами в породах, богатых KREEP (от potassium — калий, REE — редкоземельные элементы, P — фосфор). По теории, эти вещества должны были равномерно распределиться при образовании Луны. Но сейчас они сосредоточены в мантии ближней стороны, что объясняет её более высокую вулканическую активность.

Хотя исследование не даёт окончательных данных о текущей температуре мантии Луны, оно подтверждает: температурный дисбаланс между сторонами может сохраняться миллиарды лет, так как Луна остывает крайне медленно. Команда учёных уже работает над следующими анализами, чтобы получить точный ответ.