Лунные моря — это огромные базальтовые равнины, появившиеся после того, как молодая Луна пережила гигантские удары, а затем ещё долго оставалась геологически горячей. Именно поэтому их происхождение нельзя свести к одной фразе «это застывшая лава»: сначала должен был возникнуть бассейн, затем кора расколоться, и только после этого магма получила путь к поверхности.
Ударные бассейны подготовили место для морей
В первые сотни миллионов лет истории Солнечной системы крупные астероиды и протопланетные обломки сталкивались с Луной гораздо чаще, чем сегодня. Некоторые удары создавали бассейны диаметром в сотни и даже тысячи километров. Они выбрасывали гигантские массы породы, дробили кору и меняли распределение вещества глубоко под местом удара.
Но свежий бассейн ещё не был тёмным морем. Многие большие кратеры на обратной стороне так и остались светлыми. Для появления морского базальта требовался второй этап — масштабный вулканизм.
Почему магма вышла на поверхность
Молодая Луна сохраняла тепло от аккреции, ранней дифференциации и распада радиоактивных элементов. В мантии частично плавились породы, образуя базальтовую магму. Трещины вокруг ударных бассейнов создавали удобные пути наверх, а пониженный рельеф позволял лаве растекаться на огромной площади.
Изотопное датирование образцов Apollo показывает, что основная морская вулканическая активность происходила миллиарды лет назад и продолжалась не одним эпизодом. Последовательные потоки накладывались друг на друга, поэтому современная гладкая равнина может скрывать сложную историю из нескольких извержений.
Почему моря тёмные и почему их больше на ближней стороне
Базальты содержат больше железа и титансодержащих минералов и отражают меньше света, чем анортозитовые высокогорья. Поэтому граница моря и древней коры заметна даже без телескопа. Название «море» — историческая ошибка ранних наблюдателей, но визуально она понятна: тёмные равнины действительно напоминают материки и океаны на далёком диске.
Сильная асимметрия между полушариями связана прежде всего с толщиной коры. На обратной стороне она в среднем толще, и магме было труднее прорваться наружу. Ближняя сторона также богаче некоторыми тепловыделяющими элементами. В результате большие ударные бассейны там чаще становились местом последующего базальтового затопления.
Что моря рассказали о внутренней истории Луны
Образцы морских базальтов стали одним из ключей к пониманию тепловой эволюции Луны. Их химия показывает, что лунная мантия неоднородна, а вулканизм менялся во времени. Гравитационные карты позволяют видеть под лавой древние структуры бассейнов и так называемые масконы — концентрации массы, которые даже влияли на орбиты ранних лунных аппаратов.
В самих солнечных морях нет открытых «озёр» льда. Наиболее устойчивые залежи водяного льда ожидаются в постоянно затенённых полярных областях, где температура остаётся экстремально низкой. Это другой процесс и другая геологическая среда.
Лунные моря важны именно как летопись: они связывают эпоху тяжёлых столкновений с последующей внутренней активностью спутника. Сегодня Луна кажется почти геологически неподвижной, но её тёмные равнины напоминают, что когда-то огромные объёмы лавы действительно текли по поверхности.
Самые молодые известные лунные базальты оказались важны ещё и потому, что показали: вулканическая активность затихала не так быстро, как предполагали по первым образцам Apollo. Китайская миссия Chang’e 5 доставила базальты возрастом около двух миллиардов лет — значительно моложе большинства образцов американских экспедиций. Это продлило известную временную шкалу крупного лунного вулканизма.
Разница в возрасте помогает калибровать метод подсчёта кратеров. Чем дольше поверхность открыта космосу, тем больше ударных кратеров она накапливает. Если участок имеет лабораторно измеренный возраст, плотность кратеров на нём становится опорной точкой для датирования других поверхностей Луны и даже других безвоздушных тел.
Моря занимают примерно шестую часть лунной поверхности, но на ближнем полушарии их доля намного выше. Из-за приливного захвата Луна всегда повёрнута к Земле почти одной стороной, и исторически люди видели именно наиболее «морское» полушарие. Поэтому классический образ Луны в культуре сильно не репрезентативен для всего спутника: обратная сторона выглядит заметно светлее и кратерированнее.
Не все лунные вулканические формы лежат внутри классических морей. На поверхности есть купола, извилистые борозды — бывшие лавовые каналы — и тёмные пирокластические отложения от взрывных извержений. Они показывают, что лунный вулканизм был разнообразнее простого заполнения бассейнов жидким базальтом и зависел от состава магмы и содержания летучих компонентов.