Многокольцевые кратеры встречаются на многих скалистых и ледяных телах Солнечной системы, однако до недавнего времени ученые не могли договориться, как формируются эти кольца. Для ясного понимания природы многокольцевых кратеров была нужна информация об их глубинной, подповерхностной структуре. Эту информацию смогла получить гравиметрическая миссия NASA GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory).

Мощные астероидные удары, создававшие гигантские кратеры вроде моря Восточного, играли важную роль в ранней истории нашего естественного спутника. Это были разрушительные события, сопровождавшиеся разломами, плавлением и сотрясением коры молодой Луны. Также они поднимали вверх огромные массы обломков, которые затем падали обратно на лунную поверхность, покрывая ее ковром и скрывая более старые детали рельефа. 

Ученые используют слоистость выброшенного материала, чтобы определить возраст лунных геологических особенностей и восстановить сложную историю Луны.

Поскольку море Восточное – отличный пример многокольцевых ударных бассейнов, было решено исследовать его как можно более тщательно. В конце миссии GRAIL спутники пролетали над верхушками концентрических валов на высоте менее 2 км. 

Особенно исследователей интересовала величина первоначального кратера моря Восточного. При сравнительно небольших столкновениях первоначально образовавшийся кратер таким и остается, и ученые могут сказать о нем довольно много, исходя из его размера. Более ранние исследования рассматривали гипотезы, что любое из трех колец может быть первоначальным кратером моря Восточного. Однако анализ гравиметрических данных показал, что ни одна из этих гипотез не верна – диаметр первоначального кратера был промежуточным между диаметрами двух внутренних колец. 

«Мы показали, что ни одно из колец не представляет собой первоначальный кратер, – сказала научный руководитель миссии GRAIL и ведущий автор первой статьи Мария Зубер (Maria Zuber). – Складывается впечатление, что во время колоссальных столкновений, подобных тому, во время которого образовалось море Восточное, поверхность мощно рикошетирует, стирая следы первоначального кратера».

Анализ также показал, что при образовании моря Восточного было выброшено 3.4 млн. куб. км материала – в 153 раза больше объема Великих озер.

Вторая статья, опубликованная в журнале Science, посвящена успешному моделированию процессов, приведших к возникновению моря Восточного, с учетом данных GRAIL. В моделировании удалось повторить формирование кольцевых валов. Вероятно, другие многокольцевые кратеры образовались аналогичным образом.

Моделирование пролило свет еще на одну загадку. Колоссальные столкновения вроде того, которое привело к возникновению моря Восточного, должны были выбросить материал из мантии Луны, но на самом деле состав пород на дне кратера такой же, как и в лунной коре. Возникает вопрос – куда делись породы из мантии?

Проведенное моделирование показало, что первоначальный кратер быстро схлопывается, обрушивается сам в себя, заставляя материал с внешней стороны кромки течь внутрь и покрывать собой выброшенные мантийные породы.

«Данные, полученные миссией GRAIL, очень богаты, – сказала Зубер. – На Луне есть много скрытых чудес, которые мы будем открывать в ближайшие годы».

Источник: http://solarsystem.nasa.gov/news/2016/10/27/nasa-moon-mission-shares-insights-into-giant-impacts

Статьи в журнале Science: http://science.sciencemag.org/content/354/6311/438
http://science.sciencemag.org/content/354/6311/441