月の裏側と裏側の違いに関連する巨大な古代の影響

新しい研究は、月の南極での古代の衝突が、月のマントルの対流パターンを変化させ、手前の熱を発生する要素のグループに焦点を合わせていることを明らかにしています。 これらの要素は、地球から見える広大な月の馬蹄形の形成に役割を果たしました。 クレジット：Matt Jones

新しい研究は、月の南極エイトケン盆地からの影響が、月の両側の間の構成と外観のはっきりとしたコントラストにどのように関連しているかを示しています。

月が地球に見せている顔は、月が向こう側に隠している顔とは大きく異なります。 手前側は月のペルシャ人によって支配されています-古代の溶岩流の広大で暗い色の残骸。 一方、クレーターで満たされた向こう側には、実質的に広範な牝馬の特徴がありません。 両者の大きな違いの理由は、月で最も永続的な謎の1つです。

現在、研究者たちは、両面月についての新しい説明をしています。これは、数十億年前の月の南極付近での巨大な衝撃に関連する説明です。

Science Advancesに発表された新しい研究は、月の巨大な南極エイトケン盆地（SPA）を形成した衝撃が、月の内部に広がる大量の熱の噴煙を生み出したであろうことを示しています。 このプルームは、近くの月だけでなく、特定の物質（希土類元素と熱を発生する元素の組み合わせ）を保持していたでしょう。 この元素の集中は、近くの火山平野の作成につながった火山活動に貢献した可能性があります。

広範囲の火山堆積物が月の手前側（左）を支配しているのに対し、向こう側（右）にははるかに少ない量が含まれています。 両者の大きな違いの理由は、永遠の月の謎です。 クレジット：ブラウン大学

「SPAを形作ったような大きな影響が多くの熱を生み出すことを私たちは知っています」とマット・ジョーンズ博士は言いました。 ブラウン大学の候補者であり、研究の筆頭著者。 問題は、この温度が月の内部ダイナミクスにどのように影響するかです。 私たちが示しているのは、SPAが形成された時点での合理的な条件下では、これらの発熱要素が手前側に集中することになるということです。 これが、表面に見られる溶岩流につながるマントルの融解に寄与したと推測されます。 「」

この研究は、ジョーンズと彼の顧問であるブラウン大学の助教授であるアレクサンダー・エバンスと、パーデュー大学、アリゾナの月惑星科学研究所、スタンフォード大学、および[{” 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