Провести моделирование с улучшенным до пяти километров разрешением смогли планетолог Сигеру Вакита (Shigeru Wakita) из Университета Пердью и его коллеги из Великобритании и США. Луна в предложенной ими модели представляет собой тело с толщиной коры 50 километров, мантии 1740 километров и с температурным градиентом 50 кельвин на километр глубины, отражающим такое состояние, при котором кристаллизация первичного магматического океана еще не завершена. Исследователи рассмотрели два варианта строения тела, столкнувшегося с Луной: первый с однородно силикатным составом, второй ― дифференцированный ― состоял из силикатной мантии и железного ядра. Вариант ледяного тела, в том числе с каменистым ядром, не рассматривался, так как из-за меньшей массы результат его падения не соответствовал бы наблюдаемой картине.

Моделирование показало, что для столкновения с формированием ударной структуры, наиболее близкой по характеристикам к бассейну Южный полюс ― Эйткен, оптимальна скорость падения около 13 километров в секунду под углом 30 градусов. Оказалось, что дифференцированное тело лучше удовлетворяет требованиям к конфигурации и строению ударного бассейна. Диаметр этого тела должен был составлять 260 километров, а его ядра ― вдвое меньше.

Столкновение произошло примерно в 850 километрах к северу от центра бассейна. Ударник разрушился, но его сильно деформированная верхняя часть продолжила двигаться почти по первоначальной траектории. При этом остатки плотного ядра, масса которого достигала 29,2 процента общей массы столкнувшегося с Луной тела, буквально пропахали поверхность, благодаря чему и образовалась заостренная квазиэллиптическая форма ударного бассейна. В модели без ядра такая форма не получается. Произошел выброс материала из кратера, а затем в центре него возникло мощное асимметричное поднятие. После его обрушения материал смещался к центру кратера до тех пор, пока бассейн не достиг своего постимпактного состояния. На реализацию этого сценария затрачивается приблизительно три часа.

Модель ударного тела с ядром дает и несколько лучшее приближение к наблюдательным данным, которые говорят о том, что в северной части бассейна  толщина лунной коры убывает к центру быстрее, чем в южной. Кроме того, выброс мантийного вещества в этой модели распределился на большей площади. Он приобрел характерную для косых ударов форму «крыльев бабочки» ― по ходу движения ударника, а также влево и вправо от траектории удара. Чем ближе к поверхности он располагался в мантии, тем дальше оказался выброшен. Однако предполагаемые мантийные выбросы не обнаружены к востоку от бассейна ― возможно, из-за различий в составе мантии, обусловленных прерывистым характером позднего магматического океана. Если планируемая на 2028 год высадка людей на Луну в рамках программы «Артемида» состоится, как намечено, в районе южного полюса, ее участники смогут доставить на Землю образцы лунной мантии, которые прояснят историю бассейна Южный полюс ― Эйткен.

Источник: N+1

Оригинальная статья: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea1984