Лунные образцы с «Чанъэ-6» показывают базальт возрастом 2,83 миллиарда лет с истощенным мантийным источником

Луна обладает глобальной дихотомией: ее ближняя и дальняя стороны имеют разную геоморфологию, топографию, химический состав, толщину коры и признаки вулканизма. Чтобы лучше понять эту дихотомию, команда профессора Сюй Игана из Института геохимии Гуанчжоу Китайской академии наук исследовала образцы лунного грунта из дальней части бассейна Южный полюс — Эйткен (SPA) Луны, возвращенные миссией «Чанъэ-6».

Их работа была опубликована в журнале Science 15 ноября.

Образцы, возвращенные «Чанъэ-6», предоставляют наилучшую возможность исследовать глобальную дихотомию Луны, — говорит профессор Сюй.

Вулканические извержения залили часть поверхности лавой, образовав породы, известные как маревые базальты, которые чаще встречаются на ближней стороне, где они покрывают ~30% поверхности по сравнению с 2% на дальней стороне. Очевидно, что для изучения глобальной дихотомии Луны необходимы образцы как с ближней, так и с дальней стороны.

Лунные грунты «Чанъэ-6» содержат два типа маревых базальтов: низкотитанистые и очень низкотитанистые (VLT). Преобладающий низкотитановый базальт представляет местную базальтовую единицу вокруг места посадки, в то время как базальт VLT, возможно, происходит из единицы к востоку от места посадки.

Высокоточное Pb-Pb датирование Zr-содержащих минералов и Rb-Sr датирование плагиоклаза и поздних стадий мезостаза низкотитанового базальта дают согласованный изохронный возраст 2,83 Ga, что указывает на то, что «молодой магматизм выходит и на дальней стороне Луны», говорится в исследовании.

По сравнению с образцами ближней стороны, возвращенными миссиями «Аполлон» и «Чанъэ-5», низкотитановый базальт «Чанъэ-6» имеет низкое значение μ, ^87Sr/86Sr и очень высокое значение _εNd, что говорит об очень обедненном мантийном источнике.

Толщина коры была предложена в качестве ключевого фактора для учета асимметрии в обилии вулканизма между ближней и дальней сторонами Луны. Однако эта модель была поставлена под сомнение, поскольку бассейн SPA на дальней стороне, имеющий аномально тонкую кору, кажется глубоким и значительно недозаполненным вулканизмом.

Основываясь на исследовании низкотитанового базальта Чанъэ-6, команда Сюя предположила, что состав мантийного источника является еще одним важным фактором, контролирующим генерацию лунной вулканической активности.

«Хотя бассейн SPA имеет тонкую кору, истощенный и тугоплавкий мантийный источник под бассейном SPA в значительной степени препятствует частичному плавлению, — говорит Сюй.

Эта работа также предоставляет дополнительную точку калибровки в 2,83 млн лет для хронологии лунных кратеров и предполагает постоянный поток ударов после 2,83 млн лет. Эта новая калиброванная модель хронологии улучшает инструмент оценки возраста на основе статистики кратеров как для Луны, так и для других земных тел, а также имеет дополнительные последствия для эволюции лунных импакторов, потенциально связанных с миграцией ранних планет в ранней Солнечной системе.

Работа команды профессора Сюй также подчеркивает важность интеграции данных о химическом составе и изотопных соотношениях образцов для понимания геологических процессов на Луне. Исследование уровня истощения источника манты позволяет лучше интерпретировать вулканическую активность на дальней стороне и расставить акценты на исторические процессы, формировавшие ее. Научный анализ состава лунных базальтов, полученных от миссий «Чанъэ-6», открывает новые горизонты в понимании термодинамических условий, необходимых для вулканизма.

Вулканические процессы на Луне представляют собой не только геологический интерес, но и важный аспект для будущих лунных миссий и исследований. Обозначенные в исследовании временные рамки предлагают основу для разработки новых методов и технологий исследования, что может положительно сказаться на будущих планах по освоению Луны.

Таким образом, открытие о том, что подненная сторона Луны могла пережить активный вулканизм несмотря на аномально тонкую кору, поднимает вопросы об истинной природе лунной геодинамики и потенциальных ресурсах, доступных на Луне. Это исследование не только восполняет пробелы в нашем понимании Луны, но и закладывает temel для будущих исследований в этой области.