Księżyc, nasz stały towarzysz nocnego nieba, od dekad intryguje naukowców. Choć jego ogólne pochodzenie zostało ustalone – uformował się około 4,5 miliarda lat temu wskutek kolizji młodej Ziemi z ciałem wielkości Marsa – wiele szczegółów dotyczących jego wewnętrznej budowy wciąż pozostawało tajemnicą. Teraz, dzięki połączeniu zaawansowanych modeli komputerowych i danych z misji NASA, badacze z Uniwersytetu Arizony rzucają nowe światło na to, co działo się pod powierzchnią Księżyca w jego młodości.
Tuż po powstaniu Księżyc był rozgrzaną kulą materii skalnej – niemal cała jego powierzchnia pokryta była globalnym oceanem magmy. W miarę ochładzania się tego oceanu cięższe minerały zaczęły krystalizować jako ostatnie, osadzając się tuż pod cienką skorupą. Wśród tych minerałów znajdował się ilmenit – związek zawierający tytan i żelazo, znacznie gęstszy niż otaczający go płaszcz Księżyca.
Taka konfiguracja była niestabilna. Z czasem gęsta warstwa zaczęła zapadać się do wnętrza Księżyca, niczym lawina gęstej materii spływająca w kierunku środka globu. Tam mieszała się z magmą i ponownie wypływała na powierzchnię, tworząc bogate w tytan pokłady zastygłej lawy, które obecnie obserwujemy na bliższej stronie Księżyca.
Bliższa strona Księżyca – ta, którą zawsze widzimy z Ziemi – znacznie różni się od jego niewidocznej strony przeciwnej. Ma cieńszą skorupę, leży niżej i jest bogata w wulkaniczne skały, zawierające m.in. tytan, tor i inne rzadkie pierwiastki. Z kolei strona przeciwna jest grubsza, wyżej położona i znacznie spokojniejsza geologicznie. Ta asymetria od dawna intrygowała naukowców – co mogło ją spowodować?
Nowe badania sugerują, że przyczyną była właśnie wspomniana katastrofa we wnętrzu Księżyca. Modele numeryczne pokazują, że warstwa bogata w ilmenit nie zapadła się równomiernie. Zamiast tego, prawdopodobnie została przetransportowana na bliższą stronę – być może pod wpływem gigantycznego uderzenia po stronie przeciwnej – a następnie opadła do wnętrza Księżyca w postaci swoistych kaskad.
Aby zweryfikować ten scenariusz, naukowcy porównali swoje symulacje z danymi zebranymi przez misję GRAIL, która w latach 2011–2012 mierzyła zmiany w polu grawitacyjnym Księżyca. Okazało się, że struktura wykrytych anomalii grawitacyjnych – szczególnie układ liniowych stref gęstości pod powierzchnią – idealnie pasuje do przewidywanego wzoru zapadniętej warstwy ilmenitowej.
Co więcej, te anomalie są przecinane przez największe kratery uderzeniowe, co oznacza, że zdarzenie to musiało mieć miejsce bardzo wcześnie – przed 4,22 miliarda lat temu. To ważna wskazówka, która pozwala połączyć głębokie procesy we wnętrzu Księżyca z późniejszym wulkanizmem obserwowanym na jego powierzchni.
Zespół badawczy nie ma wątpliwości: wewnętrzne „odwrócenie się” płaszcza Księżyca miało kolosalne znaczenie dla jego późniejszej historii geologicznej. Ukształtowało nie tylko rozkład skał i pierwiastków, ale też miało wpływ na wygląd tego, co widzimy przez teleskopy.
Choć wiele szczegółów nadal pozostaje przedmiotem debat, obecne odkrycia są krokiem milowym w zrozumieniu wczesnej historii naszego naturalnego satelity. Księżyc – choć tak dobrze nam znany – wciąż potrafi zaskakiwać.