Dlaczego dwie strony Księżyca są tak różne?

Z Ziemi widzimy stale jedną stronę Księżyca, co ma związek z tym, że jego obrót dookoła osi jest równy okresowi obiegu dookoła Ziemi. Gdy wysłano pierwsze sondy kosmiczne, które sfotografowały niewidoczną z Ziemi stronę Księżyca, okazało się, że wygląda ona inaczej w porównaniu do znajomego nam widoku. Strona bliska jest zdominowana przez tzw. księżycowe morza - przy czym nie ma w nich wody, a są to olbrzymie, ciemne obszary pozostałe pod dawnych przepływach lawy. Z kolei daleka w stosunku do Ziemi strona Księżyca usiana jest kraterami. Kwestia skąd wynikają te różnice, jest od dawna zagadką.

Najnowsze wyniki badań przeprowadzonych przez zespół naukowców, którym kierował Matt J. Jones z Brown University (USA), sugerują nowe wyjaśnienie tych dwóch różnych twarzy Księżyca. Według badaczy przyczyną jest uderzenie, które uformowało gigantyczny basen uderzeniowy o nazwie Biegun Południowy - Aitken, mający aż 2500 km średnicy i 13 km głębokości. To największy znany krater na Księżycu i jeden z największych w całym Układzie Słonecznym.

Uderzenie musiało wytworzyć olbrzymi pióropusz ciepła, który rozprzestrzeniał się przez wnętrze Księżyca. Poskutkowało to przeniesieniem na bliską stronę Księżyca pierwiastków ziem rzadkich i wytwarzających ciepło. Miało to pływ na wulkanizm, który zmienił wielkie połacie terenu.

Wiadomo, że olbrzymie uderzenia wytwarzają wiele ciepła. Pytanie, w jaki sposób to ciepło wpływa na dynamikę wnętrza Księżyca. W publikacji naukowcy wykazali, że w sprzyjających warunkach na bliskiej stronie Księżyca mogło dojść do skoncentrowania wytwarzających ciepło pierwiastków. To mogło wnieść wkład do topnienia płaszcza i wypływów lawy, których efekty widzimy obecnie na powierzchni.

Bliska strona Księżyca charakteryzuje się anomalią w składzie zwaną w terminologii naukowej "Procellarum KREEP terrane", w skrócie PKT - koncentracją potasu (K), pierwiastków ziem rzadkich (REE) i fosforu (P), a także pierwiastków wytwarzających ciepło, takich jak tor. Ta anomalia wydaje się być związana z Oceanem Burz, czyli największą wulkaniczną równiną, a także z okolicami tego obszaru, natomiast jest rzadkością w innych rejonach Księżyca.

Naukowcy podejrzewali już wcześniej, że istnieje związek pomiędzy anomalią PKT, a wypływami lawy, ale zagadką pozostawało dlaczego taki zestaw pierwiastków jest skoncentrowany w tym miejscu. Omawiana nowa publikacja wiąże to z utworzeniem basenu uderzeniowego Biegun Południowy - Aitken.

Badacze przeprowadzili symulacje komputerowe, w jaki sposób ciepło wytworzone podczas uderzenia mogło wpływać na konwekcję we wnętrzu Księżyca oraz jak mogło to rozdystrybuować materiał KREEP w płaszczu Księżyca. Uważa się, że KREEP stanowi ostatnie stadium zestalenia się płaszcza Księżyca po uformowaniu się naturalnego satelity Ziemi. Najprawdopodobniej więc materiał ten wytworzył się w najbardziej zewnętrznej warstwie płaszcza, tuż pod księżycową skorupą. Powinien być w miarę równomiernie rozłożony pod powierzchnią, ale nowy model pokazuje, że ta jednorodność mogła zostać zaburzona przez ciepło od uderzenia.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Science Advances".