Знаменитые Долина Шредингера и Долина Планка образовались за считанные минуты после столкновения монументальных размеров, создавшего кратер Шредингера.
Используя фотогеологическое картирование, планетологи изучили структуру и построили сценарий образования Долины Шредингера и Долины Планка, которые являются крупными лунными долинами, расположенными в южной полярной области. Они появились во время образования ударного кратера Шредингера, по-видимому, в результате чрезвычайно мощных асимметричных выбросов с энергией около 10 20 -10 21 джоулей примерно за 10 минут.
Авторы исследования отмечают, что распределение и структура выбросов кратера Шредингера представляют интерес с точки зрения сбора образцов грунта для миссий, планируемых в рамках программы Artemis.
Сильный удар изменил форму поверхности Луны
Кратер Шрёдингера расположен на дальней стороне Луны, на краю обширного ударного бассейна Южный полюс-Эйткен, примерно в 300 километрах от полюса. Его диаметр составляет 320 километров, глубина около 4,5 километров, а возраст оценивается в 3,81 миллиарда лет. Кратер окружен асимметричным слоем выбросов, простирающимся на 500 километров, хотя выброшенный материал, не обнаруженный орбитальной съемкой, может присутствовать на большем расстоянии.
Выброс привел к многочисленным вторичным ударным событиям, некоторые из которых образовали длинные впадины, называемые долинами, расходящимися от кратера. Самые длинные из них — Долина Шредингера и Долина Планка. Их длина составляет 270 и 280 километров, ширина — около 20 и 27 километров, а глубина — около 2,7 и 3,5 километра соответственно.
Спектральные исследования выявили неоднородность материала в кратере Шредингера и прилегающих районах. Этот материал не только содержит следы более поздней вулканической активности, но и несет информацию о древнейших событиях в геологической истории Луны. Дело в том, что при образовании кратера (предположительно в результате падения тела диаметром около 25 километров со скоростью 15 километров в секунду) породы лунной коры обнажились с глубины до 30 километров. Кроме того, по поверхности были разбросаны древние выбросы из ударного бассейна Южный полюс-Эйткен, включающие в себя мантийный материал.
Для выяснения распределения выбросов кратера Шредингера и модели его образования американские и британские планетологи использовали фотогеологическое и топографическое картирование его вторичных структур — долин Шредингера и Планка — на основе данных с Lunar Reconnaissance Orbiter. Для всех вторичных кратеров, образующих долины, были измерены диаметры, глубины и расстояния до центра кратера Шредингера и до точки пересечения лучей, продолжающих долины. На основании полученных результатов ученые рассчитали скорости и направления выбросов материала из кратера Шредингера.
Формирование Больших каньонов на Луне заняло около 10 минут
Для выбросов, образовавших Долину Шредингера, скорость выброса составляла от 0,95 до 1,05 километров в секунду, а угол, под которым выбрасывался материал, составлял от 45 до 20 градусов (учитывая круглую форму вторичных кратеров, угол выброса, вероятно, был ближе к верхнему пределу этого диапазона). Время полета обломков составляло от 4,9 до 15,0 минут.
Максимальная скорость выброса, образовавшего Долину Планка, была выше (1,23–1,28 км/с), а материал прошел большее расстояние за время от 5,2 до 15,4 минут. Продолжительность вторичных бомбардировок в обоих случаях не превышала пяти минут.
При таких скоростях выброса теоретические оценки среднего размера выброшенных фрагментов составляют от 0,02 до 0,05 диаметра первичного ударника, в данном случае от 0,5 до 1,25 километра. Это согласуется с диаметрами вторичных кратеров в Долине Планка, поскольку большинство из них меньше двух километров. С другой стороны, предполагаемые размеры обломков, которые привели к образованию Долины Шредингера, значительно больше теоретических: 2,3–5,2 километра.
По-видимому, эта долина, расположенная ближе к точке падения астероида, образовалась в результате почти одновременного удара целого скопления выброшенных фрагментов, а не серии отдельных падений. Обломки были плотно сгруппированы, поскольку вторичные кратеры сильно перекрывают друг друга. Напротив, в отдаленной части Долины Планка вторичные кратеры образовались в результате падения отдельных фрагментов, а не непрерывного потока выброшенных частиц.
Расчеты показали, что для образования Долины Шредингера кинетическая энергия выброшенного материала должна была составить 3,39×10 20 джоулей, а для Долины Планка – около 1,21×10 21 джоулей. Оси долин, указывающие направление выбросов, сходятся не в центре кратера Шредингера, а на его краю, где и произошло первичное столкновение.
Установлено также направление полета астероида по линии, соединяющей центр с этой точкой: юг-юго-восток-северо-северо-запад. Его падение под небольшим (менее 45 градусов) углом вызвало не точечный взрыв, а возникновение распределенной зоны удара и асимметричный рисунок распределения выбросов.
Уточнение этой закономерности поможет детализировать стратиграфию импактитов в регионе и эффективнее планировать сбор образцов грунта в ходе будущих миссий, в частности, в рамках программы Artemis.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
