Найбільший ударний кратер на Місяці має можливість приховувати деякі таємниці.

Нещодавно проведене дослідження, опубліковане в журналі Science Advances, внесло ясність у ряд важливих аспектів, що стосуються найбільшого і найстарішого ударного кратера на Місяці. Цей кратер розташований на зворотному боці супутника Землі і має вражаючий діаметр понад 1200 миль (близько 2000 км). Отримані дані можуть бути корисними для підготовки до майбутньої місії NASA Artemis, яка запланована на 2028 рік.

Басейн Південний полюс – Еткейн (SPA) є найбільшим та найдавнішим підтвердженим ударним басейном на Місяці. Його характерна конічно-еліптична форма викликає зацікавленість у науковому середовищі та породжує дискусії щодо напрямку і характеру удару, який його створив. Деякі асиметрії в корі вказують на можливу траєкторію удару з півночі, тоді як форма і структура самого басейну натякають на південний напрямок.

Великі ударні басейни на Місяці та інших твердих небесних тілах, таких як Марс і Плутон, мають еліптичну форму, що звужується в напрямку від місця удару. Спостереження за звуженням південного напрямку басейну, а також більш крутими градієнтами товщини кори на півночі, разом із наявністю родовища, що містить багато торію та заліза на південно-західному краю басейну, свідчать про напрямок удару, орієнтоване на південь.

Цей напрямок також встановлює, де могли приземлитися викиди, включаючи матеріали з мантії Місяця, під час та після удару. Раніше висувалися моделі, згідно з якими ширина імпактора варіювалася від 200 до 400 км, а кут зіткнення становив від 30° до 45°. Проте в попередніх дослідженнях не було враховано взаємозв'язок між напрямком удару та спостереженим розподілом товщини кори SPA, а також між її звуженою формою та розподілом викидів. Визначення таких аспектів може суттєво допомогти в розумінні історії Місяця та в плануванні майбутніх експедицій до нього.

Щоб краще зрозуміти басейн SPA та об'єкт, який його сформував, команда застосовувала 3D-моделювання з високою роздільною здатністю для імітації зіткнення з місячним аналогом за різних параметрів. У своїх моделюваннях науковці використовували як диференційовані, так і недиференційовані тіла, причому матеріали в диференційованих тілах були розділені на щільне ядро та зовнішні шари в результаті нагрівання на ранніх етапах їхнього формування. У моделюванні також варіювали розмір, кут та швидкість ударного тіла. Команда порівняла результати кожного моделювання зі спостережуваними характеристиками басейну.

Результати комп'ютерного моделювання вказують на те, що форма басейну SPA найбільш адекватно пояснюється падінням диференційованого імпактора шириною 260 км, який спустився з півночі на південь під невеликим кутом, не проникаючи повністю в місячну поверхню. Дослідники вважають, що щільне ядро імпактора стало причиною характерного звуження басейну. Моделі демонструють, що матеріал вивільняється, а в кінцевій стадії тимчасовий кратер обвалюється під впливом гравітації, формуючи велике асиметричне підняття в центрі. Більшість матеріалу мантії Місяця, що була викинута внаслідок удару, знову впала в межі басейну.

Різниця в швидкості об'єктів призвела до виникнення різних форм кратерів. При швидкості 10 км/с моделі демонстрували форму, схожу на найкращий варіант, запропонований командою, проте звуження виявилося надмірним. На швидкості 16 км/с кратер виглядав занадто круглим у порівнянні з реальним SPA, що свідчить про те, що справжня швидкість об'єкта, ймовірно, перебувала десь посередині. Крім того, швидкість може надати важливі підказки щодо походження об'єкта.

Дослідники вважають, що, враховуючи активну еволюцію та взаємодію уламків планетезималей, найбільш вірогідним джерелом імпакту SPA є зона поблизу Марса, а не Венери або Землі. Об'єкти, що знаходяться в межах марсіанської зони, могли бути або переміщені туди, або утворилися на цьому місці в період ранньої історії Сонячної системи.

Основною метою дослідження було вивчити, як розподіляються викиди мантійного походження навколо SPA, а також з'ясувати можливість отримання зразків під час майбутніх експедицій. Моделювання продемонструвало, що викиди мають форму "метелика", при цьому мантійний матеріал розподілився приблизно на 550 км вниз від краю та на 650 км у горизонтальному напрямку. Проте виявилося, що в напрямку вгору викидів мантії не було.

Оскільки місія Artemis, що планує висадку на Місяць, орієнтується на територію південного полюса, неподалік від південного краю SPA, команда вважає, що існує висока ймовірність отримання зразків місячної мантії, якщо їхні моделі виявляться точними.

Дослідники підкреслюють, що хоча роздільна здатність 3D-моделей є досить високою, вона може не враховувати дрібні деталі, пов'язані з деформацією кори та розподілом викидів. Проте, зразки, отримані під час місії Artemis, ймовірно, зможуть перевірити ці припущення в найближчі кілька років. Команда також вказує на те, що ці зразки можуть сприяти визначенню віку SPA та складу місячної мантії.