달의 가까운 쪽과 먼 쪽의 차이와 관련된 거대한 고대 영향

새로운 연구는 달의 남극-에이트켄 분지의 영향이 달의 양면 사이의 구성과 모양의 극명한 대조와 어떻게 관련되어 있는지 보여줍니다.

달이 지구에 보이는 얼굴은 지구 반대편에 숨기고 있는 얼굴과 매우 다르게 보입니다. 가까운 쪽은 고대 용암 흐름의 광대하고 어두운 색 유적인 달의 페르시아인이 지배합니다. 반면에 분화구로 가득 찬 먼 쪽에는 광범위한 암말 특징이 거의 없습니다. 양측의 큰 차이가 나는 이유는 달의 가장 오래 지속되는 신비 중 하나입니다.

이제 연구원들은 양면 달에 대한 새로운 설명을 얻었습니다. 이 설명은 수십억 년 전 달의 남극 근처에서 발생한 거대한 충돌과 관련된 설명입니다.

Science Advances에 발표된 새로운 연구에 따르면 달의 거대한 SPA(South Pole-Aitken Basin)를 형성한 영향이 달 내부를 가로질러 퍼지는 엄청난 열 기둥을 생성했을 것입니다. 이 깃털은 특정 물질(희토류와 열을 발생시키는 요소의 조합)과 가까운 달을 포함했을 것입니다. 이러한 요소의 집중은 화산 활동에 기여하여 인근 화산 평야를 생성했을 수 있습니다.

광대한 화산 퇴적물은 달의 가까운 쪽(왼쪽)을 지배하는 반면, 먼 쪽(오른쪽)은 훨씬 적은 것을 포함합니다. 양측의 큰 차이가 나는 이유는 만년설의 미스터리 때문이다. 크레딧: 브라운 대학교

“우리는 SPA를 형성한 것과 같은 큰 영향이 많은 열을 발생시킬 것이라는 것을 알고 있습니다.”라고 맷 존스(Matt Jones) 박사가 말했습니다. 브라운 대학교의 후보이자 연구의 주저자입니다. 문제는 이 온도가 달의 내부 역학에 어떻게 영향을 미치는지입니다. 우리가 보여주는 것은 SPA가 형성되는 시점의 합리적인 조건에서 결국 이러한 열 생성 요소를 가까운 쪽에 집중시킨다는 것입니다. 우리는 이것이 우리가 표면에서 볼 수 있는 용암 흐름으로 이어지는 맨틀 용해에 기여했다고 추측합니다. “

이 연구는 Jones와 그의 고문인 Alexander Evans, Brown University의 조교수, Purdue University, Arizona의 Lunar and Planetary Science Laboratory, Stanford University 및[{” 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