يرتبط التأثير القديم الهائل بالاختلافات بين القرب من القمر وبعده

يُظهر بحث جديد كيف أن التأثير الناتج عن طبقة القطب الجنوبي للقمر مرتبط تمامًا بين جانبي القمر بطريقة مختلفة تمامًا في التركيب والمظهر.

يبدو الوجه الذي يظهره القمر للأرض مختلفًا تمامًا عن الوجه المخفي في المسافة. يهيمن شاندرا مير على القرب – بقايا شاسعة داكنة اللون من الانفجارات البركانية القديمة. من ناحية أخرى ، لا يحتوي الجزء البعيد من الأخدود على ميزات فرس واسعة النطاق. أحد أكثر ألغاز القمر ديمومة هو سبب اختلاف الجانبين.

الآن ، لدى الباحثين تفسير جديد للقمر ذي الوجهين – والذي يرتبط بالتأثير الهائل الذي حدث منذ مليارات السنين بالقرب من القطب الجنوبي للقمر.

أظهرت دراسة جديدة نُشرت في مجلة Science Advances أن تأثير طبقة القطب الجنوبي العملاقة للقمر – Aidken (SPA) يمكن أن تخلق قدرًا كبيرًا من الحرارة يشع في باطن القمر. كان من الممكن أن يحمل هذا الإزهار بعض المواد – مجموعة من العناصر الأرضية النادرة والمولدة للحرارة – بالقرب من القمر. قد يكون تركيز هذه العناصر قد ساهم في تكوين السهول البركانية القريبة.

المنطقة المجاورة للقمر (على اليسار) تهيمن عليها رواسب بركانية واسعة ، بينما المسافة (على اليمين) منخفضة جدًا. اللغز القمري المستمر حول سبب الاختلاف الشديد بين الجانبين. الائتمان: جامعة براون

“نحن نعلم أن التأثيرات الكبيرة مثل تكوين SPA ستولد المزيد من الحرارة ،” دكتوراه. قال مات جونز. مرشح لجامعة براون وأستاذ رئيسي للبحوث. “السؤال هو كيف تؤثر هذه الحرارة على الديناميكيات الداخلية للقمر. ما نعرضه هو أنه في ظل أي ظروف موثوقة في وقت تكوين SPA ، ينتهي الأمر بالتراكم بالقرب من العناصر التي تولد هذه الحرارة. نتوقع أن تكون قد ساهمت في ذوبان الوشاح الذي يشكل الحمم البركانية التي نراها على السطح. “

أجريت الدراسة بالاشتراك مع جونز ومستشاره ألكسندر إيفانز ، الأستاذ المساعد في جامعة براون ، جامعة بوردو ، ومختبر القمر والكواكب في أريزونا ، وجامعة ستانفورد ، والباحثين.[{” attribute=””>NASA’s Jet Propulsion Laboratory.

A new study reveals that an ancient collision on the Moon’s south pole changed patterns of convection in the lunar mantle, concentrating a suite of heat-producing elements on the nearside. Those elements played a role in creating the vast lunar mare visible from Earth. Credit: Matt Jones

The differences between the near and far sides of the Moon were first revealed in the 1960s by the Soviet Luna missions and the U.S. Apollo program. While the differences in volcanic deposits are plain to see, future missions would reveal differences in the geochemical composition as well. The nearside is home to a compositional anomaly known as the Procellarum KREEP terrane (PKT) — a concentration of potassium (K), rare earth elements (REE), phosphorus (P), along with heat-producing elements like thorium. KREEP seems to be concentrated in and around Oceanus Procellarum, the largest of the nearside volcanic plains, but is sparse elsewhere on the Moon.

Some scientists have suspected a connection between the PKT and the nearside lava flows, but the question of why that suite of elements was concentrated on the nearside remained. This new study provides an explanation that is connected to the South Pole–Aitken basin, the second largest known impact crater in the solar system.

For the study, the researchers conducted computer simulations of how heat generated by a giant impact would alter patterns of convection in the Moon’s interior, and how that might redistribute KREEP material in the lunar mantle. KREEP is thought to represent the last part of the mantle to solidify after the Moon’s formation. As such, it likely formed the outermost layer of mantle, just beneath the lunar crust. Models of the lunar interior suggest that it should have been more or less evenly distributed beneath the surface. But this new model shows that the uniform distribution would be disrupted by the heat plume from the SPA impact.

According to the model, the KREEP material would have ridden the wave of heat emanating from the SPA impact zone like a surfer. As the heat plume spread beneath the Moon’s crust, that material was eventually delivered en masse to the nearside. The team ran simulations for a number of different impact scenarios, from dead-on hit to a glancing blow. While each produced differing heat patterns and mobilized KREEP to varying degrees, all created KREEP concentrations on the nearside, consistent with the PKT anomaly.

The researchers say the work provides a credible explanation for one of the Moon’s most enduring mysteries.

“How the PKT formed is arguably the most significant open question in lunar science,” Jones said. “And the South Pole–Aitken impact is one of the most significant events in lunar history. This work brings those two things together, and I think our results are really exciting.”

Refernece: “A South Pole–Aitken impact origin of the lunar compositional asymmetry” by Matt J. Jones, Alexander J. Evans, Brandon C. Johnson, Matthew B. Weller, Jeffrey C. Andrews-Hanna, Sonia M. Tikoo and James T. Kean, 8 April 2022, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.abm8475