Краткий обзор новых данных о вещественном составе, морфологии кратеров и прилегающей поверхности Луны (стр. 1 из 2)

Краткий обзор новых данных о вещественном составе, морфологии кратеров и прилегающей поверхности Луны

В. И. Сиротин, А. А. Бережной

Воронежский государственный университет

Государственный астрономический институт им. Штемберга, Московский государственный университет

На основе новых данных об элементном составе (Fe, Mg, Al) известных кратеров Луны (Коперник, Аристарх, Тихо, Циолковский, Деландер, Эйткен, Лангрен) и прилегающей межкратерной местности они делятся на три группы по содержанию указанных элементов. Первая группа характеризуется повышенным содержанием Al, вторая – увеличением Mg и Fe, морфологией и по составу базальтов, слагающих внутрикратерные равнины, отнесена к лунным «озёрам», являясь уменьшенным аналогом лунных «морей». Третья группа занимает промежуточное положение и относится к материковой обратной стороне Луны. Начиная с эратосфенского и более отчётливо коперниканского периода, т. е. 3, 15 млрд лет назад, происходит затухание вулканизма импактного происхождения и на этом фоне становится заметным вулканизм центрального типа, связанный с лавой астеносферного происхождения.

После последнего полета на Луну американского космического аппарата Аполлон-17 в декабре 1972 года был взят длительный перерыв в посещении спутника человеком. Однако это не означало вовсе, что про Луну «временно забыли». Напротив, в США, Китае, Японии, Индии, в европейском космическом агентстве ведутся активные подготовительные работы для полётов на Луну, но теперь с новой целью – начать строительство на Луне постоянно действующих станций, для чего тщательно выбираются посадочные места на поверхности нашего спутника с учётом длительного пребывании человека. Строение Луны по результатам сейсмических станций, расположенных на её поверхности показано на рис. 1 [1, 2].

В нашем распоряжении оказался небольшой, но весьма ценный материал по элементному составу (Fe, Mg, Al) пород семи известных кратеров Луны, в сравнении с элементным составом пород прилегающей материковой местности (табл.). Назовём этот состав кратерной разновидностью (фацией) пород поверхности Луны. Прежде чем перейти к анализу этого состава следует напомнить, что известно по вещественному составу Луны по результатам предыдущих исследований. Выделяется чётко несколько видов пород (ассоциаций) [3, 4, 5].

1. Анортозиты высокогорий, в т. ч. незначительно обогащенные Fe и Mg (ферроанортозиты и Мg-комплекс), неморские базальты. Важным компонентом неморских базальтов является KREEP-© Сиротин В. И., Бережной А. А., 2011 ассоциация. Базальты этой ассоциации, кроме по вышенных значений К, REE и P, могут содержать в сотни раз больше, чем в хондритах СI, Zr, Ba, U, Th, Hf и др. литофилов с большими ионными радиусами.

2. Базальты лунных морей с широким спектром разновидностей: ильменитовые, кристобалитовые, тридимитовые, оливиновые, пижонитовые и др. Кроме того, они разделяются на низко- и высокотитанистые, которые, в свою очередь, разделяются на несколько подгрупп по содержанию Аl и К.

Все остальные породы относятся к категории редких, весьма незначительные их фрагменты установлены в реголите материков, но некоторые из редких заслуживают пристального внимания: 1) это ультраосновные породы (перидотиты, дуниты, гарцубургиты, лерцолиты), их нужно рассматривать как продукт самой ранней дифференциации Луны (на стадии магматического океана), опустившийся на дно магматического океана, т.е. на глубину свыше 100 км, а затем выброшенный на поверхность в результате мощного импактного события; 2) это фрагменты кислых пород гранитного состава, отвечающих кислому мезостазису морских и КRЕЕР-базальтов, по минеральному составу они отвечают гранитам, поскольку содержат тридимит, кристобалит, К-Ва полевой шпат, плагиоклаз среднего состава, второстепенные (апатит, циркон и др.); возможно, это зачатки сиаля, не получившие развития по разным причинам, в т.ч. из-за ранней потери Луной воды. Модельный возраст брекчии, в которой обнаружен этот фрагмент – 4.52 млрд лет, т.е. равен возрасту Луны.

Хотя описания семи названных кратеров (табл. 1) известны в статьях и монографиях [1, 2, 3, 4, 7, 8], в свете заданной темы их следует кратко охарактеризовать, тем более, что по содержанию Fe, Mg и Al их можно объединить в 3 группы.

1-я группа включает три кратера: Коперник, Аристарх и Лангрен. Видимо, сюда же относится и кратер Эратосфен.

Кратер Коперник – самый молодой (возраст около 1 млрд лет) в семействе крупных кратеров,

его диаметр 93 км, располагается на лицевой части Луны с хорошо выраженным кольцевым валом и центральной горкой, располагается к юго-юго-западу от моря Дождей, примерно в 1000 км (рис. 2, № 18) знаменит своей морфологической сохранностью, относится к самым молодым кратерам Луны, его именем названа самая молодая коперниканская система лунной стратиграфии (начало около 1.0 млрд лет и до ныне), знаменит также лучевыми выбросами светлого материкового вещества. Лучи выбросов достигают даже Моря Дождей, накладываясь на его тёмную базальтовую поверхность. Часть поверхности за кольцевым валом осложнена радиальными гребнями – лучами, отходящими от вала на расстояние до 50–80 км.

К востоку от кратера Коперник расположены несколько цепочек кратеров, образующих своеобразный узор – это система вулканических куполов и вулканических проседаний. Любопытно, что купола очень напоминают земные вулканы типа Везувия, т.е. эти вулканы не импактного, а магматического происхождения, хотя на формирование магматических очагов, особенно расположенных в лунной литосфере, наверняка оказали влияние импактные события [1, 2].

Назовём эти кратеры материковыми, поскольку они характеризуются повышенными содержаниями Al до (18 %), а продукты их извержения кратерной фацией, скорее всего, анортозитовой, однако постоянное присутствие Fe и Mg указывает на то, что это Fe- и Mg- – анортозиты. Можно предположить, что обогащение Fe и Mg произошло вследствие вулканической деятельности самого вулкана. Прилегающая местность обогащена этими же элементами также, но на несколько процентов больше, возможно, она сложена продуктами более раннего извержения вулкана.

Во вторую группу отнесены два кратера – Тихо и Циолковского. Кратер Тихо расположен в южном полушарии Луны (рис. 1, № 61), его диаметр 85 км. Американский КА «Луна-Орбител» выявил многие детали его топографического строения: от внешнего кольцевого вала отходят во все стороны светлые лучи, образующие узор – визитная карточка этого вулкана, лучи протягиваются на сотни км, достигают Океана Бурь( на север) и Моря Нектар (на восток). Характеризуется также террасированными внутренними склонами, чётко выделяющейся центральной горкой, застывшей лавой, заполнившей обширный внутренний бассейн с достаточно гладкой и почти горизонтальной поверхностью, с выступающими из под неё камнями-глыбами, не перекрытыми полностью лавой (рис. 1, № 61, рис. 3). Большинство американских исследователей считают лаву результатом импактного плавления (рис. 2). Учитывая расположение и морфологию кратера , его вполне можно использовать как посадочную площадку для будущих лунных экспедиций и строительства постоянно действующих станций.

Кратер Циолковского (рис. 3, 4, 5) расположен на обратной невидимой стороне Луны в южном полушарии, оно не богато морями, к тому же они своеобразны, поскольку не имеют чётко выраженных признаков морей. Диаметр кратера Циолковского 240 км (рис. 4), его строение очень напоминает кратер Тихо, но все структурные признаки его ещё ярче выражены: центральная горка, широкое и плоское днище залито тёмной лавой, склоны отчётливо террасированы.

В эту же группу следует отнести кратер Деландер, расположенный на лицевой стороне Луны в 200 км от кратера Тихо к северо-востоку, имеет кольцевой вал и центральную горку, его диаметр 250–300 км, осложнён несколькими мелкими кратерами размером 25–30 км, наложенными на кольцевой вал и ровную внутри кратерную поверхность между горкой и валом. Таким образом, охарактеризованные структуры занимают промежуточное положение между вулканамикратерами и лунными морями, поэтому геологи склонны относить их к лунным «озёрам», имея в виду, в первую очередь, увеличение их размера и появление обширного базальтового покрова внутри кольца и вокруг центральной горки.

Приведённые в таблице данные по содержанию Fe, Mg, Al в этой популяции кратеров отличает их от первой заметным увеличением Fe и Mg и резким уменьшением Al. Всё это может указывать на мантийное (астеносферное) формирование лавы.

К третьей группе отнесены кратеры, занимающие промежуточное положение между этими двумя группами: кратеры Эйткен и Деландер. Кратер Эйткен находится на обратной стороне Луны в составе громадного бассейна Южный Паул-Эйткин.

Содержание Fe и Mg в обоих кратерах заметно больше, чем у кратеров первой популяции, но заметно меньше, чем у кратеров второй популяции; содержание Al соответствует второй популяции (т.е. в пределах 5–8 %).

Кратер Деландер (рис. 1, № 66) располагается на лицевой стороне в южном полушарии, недалеко от кратера Тихо, к северо-востоку от него, по размеру он крупнее, диаметр его около 150 км и он более древний, чем кратер Тихо, поскольку и днище кратера, и кольцевой вал осложнены кратерами более мелкими, самый крупный из них – кратер Вальтер полностью разрушил часть кольцевого вала Деландера в восточной части.

Рис. 1. Видимая сторона Луны (кратеры): 1 – Ал-Баттений, 2 – Алиацензий, 3 Альфонс, 4 – Альпы, 5 – Анаксагор, 6 – Апеннины, 7 – Архимед, 8 – Аристарх, 9 – Аристилл, 10 – Аристотель, 11 – Арзахель, 12 – Атлас, 13 – Автолик, 14 – Катарина, 15 – Кавказ, 16 – Клавдий, 17 – Клеомед, 18 – Коперник, 19 – Эндимион, 20 – Эратосфен, 21 – Евдокс, 22 – Фракасторий, 23 – Гассенди, 24 – Гримальди, 25 – Геркулес, 26 – Гиппарх, 27 – Жансен, 28 – Урал, 29 – Кеплер, 30 – Лангрен, 31 – Лонгомонтан, 32 – Маджени, 33 – Море Познания, 34 – Море Кризиса, 35 – Море Изобилия, 36 – Море Холода, 37 – Море Юмора, 38 – Море Дождей, 39 – Море Нектара, 40 – Море Облаков, 41 – Море Ясности, 42 – Море Смита, 43 – Море Спокойствия, 44 – Море Пара, 45 – Мавролик, 46 – Океан Бурь, 47 – Петавий, 48 – Пикколомини, 49 – Питат, 50 – Платон, 51 – Посейдон, 52 – Птолемей, 53 – Пурбах, 54 – Пифагор, 55 – Шикард, 56 – Шиллер, 57 – Залив Радуги, 58 – Стефлер, 59 – Прямая Стена, 60 – Теофил, 61 – Тихо, 62 – Вальтер, 63 – Вернер, 64 – Кассини, 65 – Эйлер, 66 – Деландер