Луна могла оставаться геологически активной намного дольше, чем считалось. Согласно новой модели, опубликованной в журнале Planet, гравитация Земли разогревала недра спутника приливными силами и помогла сформировать вулканические базальты около двух миллиардов лет назад.
Загадка молодых базальтов
Считается, что Луна образовалась примерно 4,5 миллиарда лет назад после столкновения Земли с протопланетой Тейей. Из выброшенного вещества сформировался спутник, но его масса была сравнительно небольшой — около четверти земной. Поэтому Луна, как предполагалось, должна была быстро потерять внутреннее тепло и перейти в геологически спокойное состояние.
Однако образцы, доставленные китайской миссией «Чанъэ-5» из района океана бурь, оказались значительно моложе. Лабораторный анализ показал, что эти базальты сформировались около двух миллиардов лет назад. Такие породы возникают в вулканических условиях при высоких температурах и давлениях, что плохо согласовывалось с прежними представлениями об эволюции Луны.
Радиоактивный распад калия и урана мог быть источником тепла, но, по оценке исследователей, оставшегося на Луне радиоактивного материала было недостаточно. Удары астероидов способны создавать локальные очаги нагрева, однако период наиболее интенсивной бомбардировки завершился задолго до образования базальтов из образцов «Чанъэ-5».
Приливный разогрев недр
Авторы работы во главе с Мяо Чэнем из Чэндуского технологического университета обратились к приливному разогреву. Он возникает, когда тело растягивается и сжимается под действием гравитации более массивного объекта во время движения по вытянутой орбите. Похожий процесс поддерживает активный вулканизм на Ио — спутнике Юпитера.
Около двух миллиардов лет назад Луна находилась ближе к Земле и совершала оборот вокруг неё за 16 дней, а не за нынешние 27. Её орбита также была более вытянутой. Поэтому гравитация Земли создавала внутри спутника значительно более сильные периодические деформации.
Исследователи использовали трёхмерную модель лунной мантии, учитывающую слой породы с очень низкой вязкостью между ядром и мантией. Расчёты показали, что энергия приливного воздействия концентрировалась в двух симметричных областях на границе ядра и мантии. Учёные назвали их зонами аномального приливного разогрева.
Источник тепла и магнитного поля
Около 3,2 миллиарда лет назад эти зоны занимали лишь 2,5% объёма мантии, но получали примерно 150 гигаватт энергии — более чем в четыре раза больше, чем выделялось при радиоактивном распаде. По мнению авторов, этого могло хватить, чтобы поддерживать горячее ядро Луны и дольше сохранять её магнитное поле.
Приливный разогрев также мог вызывать мощные восходящие потоки вещества в мантии. Спустя миллиарды лет, когда приливный механизм ослаб, отдельные области расплавились и стали источником базальтов, обнаруженных миссией «Чанъэ-5».
Пока это только теоретическая модель. Авторы отмечают, что будущие лунные миссии могут предоставить данные, которые помогут проверить предложенное объяснение и точнее восстановить геологическую историю ближайшего соседа Земли.
