برهم‌کنش گرانشی میان زمین و ماه باعث شده است که همیشه یک نیم‌کره‌ی ماه به سمت زمین باشد و نیم‌کره‌ی دیگرش همواره از دید ما پنهان بماند. با این حال، نباید تصور کرد که ماه ثابت است و نمی‌چرخد؛ در واقع، ماه در حال چرخش به‌دور محور خود است، اما مدت زمان یک چرخش کامل آن دقیقاً برابر است با زمانی که طول می‌کشد تا یک‌بار به‌دور زمین بچرخد. این پدیده را «چرخش هم‌زمان» یا synchronous rotation می‌نامند. در سمت پنهان ماه، دهانه‌ای غول‌آسا به نام «حوضه‌ی قطب جنوبی–آیتکن» (South Pole–Aitken Basin) وجود دارد که از شمال تا جنوب حدود ۱۹۳۰ کیلومتر و از شرق تا غرب حدود ۱۶۰۰ کیلومتر گسترده شده است.
این دهانه‌ی باستانی حدود ۴٫۳ میلیارد سال پیش، در نتیجه‌ی برخورد عظیمی میان ماهِ جوان و یک سیارک غول‌پیکر به‌وجود آمد؛ برخوردی که ضربه‌ای مایل به سطح ماه وارد کرد و بخشی از پوسته‌ی آن را تا عمق زیادی شکافت. پژوهشی تازه از دانشگاه آریزونا نشان می‌دهد که این حوضه‌ی بزرگ نه‌تنها نشانی از یکی از بزرگ‌ترین رویدادهای برخوردی در منظومه‌ی شمسی است، بلکه رازهایی درباره‌ی چگونگی شکل‌گیری و تحول اولیه‌ی ماه در خود نهفته دارد.
«جفری اندروز-هانا» و همکارانش این یافته را از طریق تحلیل دقیق شکل هندسی حوضه‌ی قطب جنوبی–آیتکن به دست آوردند. بررسی‌های آن‌ها نشان می‌دهد که دهانه‌های ناشی از برخوردهای بزرگ در سراسر منظومه‌ی شمسی معمولاً شکل قطره‌ای دارند، به‌گونه‌ای که بخش باریک‌تر آن‌ها در جهت حرکت جرم برخوردکننده (سمت پایین‌دست) قرار می‌گیرد. تا پیش از این تصور می‌شد که سیارک از سمت جنوب به ماه برخورد کرده است، اما تحلیل جدید نشان می‌دهد که حوضه در واقع به سمت جنوب باریک‌تر می‌شود؛ به این معنا که ضربه از سمت شمال وارد شده است، نه از جنوب.
این تفاوت ظاهراً جزئی، در واقع پیامدهای ژرفی دارد. جهت واقعی برخورد می‌تواند تعیین کند که مواد درون دهانه چگونه پراکنده شده‌اند و مأموریت‌های آینده، مانند برنامه‌ی آرتمیس ناسا، در کجا باید به‌دنبال نمونه‌های ارزشمند زمین‌شناختی بگردند.
در دهانه‌های برخوردی، مواد پرتاب‌شده به‌صورت یکنواخت در اطراف پخش نمی‌شوند. معمولاً در بخش پایین‌دست، لایه‌ای ضخیم از مواد پرتابی انباشته می‌شود که از اعماق درون جرم آسمانی بیرون آمده‌اند؛ در حالی که در بخش بالادست، این مواد بسیار کمترند. اکنون که مشخص شده برخورد از شمال رخ داده، محل فرود احتمالی فضانوردان آرتمیس در لبه‌ی جنوبی دهانه درست در منطقه‌ای قرار می‌گیرد که مواد درونی ماه به سطح رسیده‌اند. به بیان دیگر، آن‌ها بدون نیاز به حفاری عمیق، به‌طور طبیعی به نمونه‌هایی از لایه‌های درونی ماه دست خواهند یافت—مانند آنکه «نمونه‌برداری مغزه‌ای زمین‌شناسی» را به‌صورت آماده در سطح ماه در اختیار داشته باشند.
اما آنچه این کشف را هیجان‌انگیزتر می‌کند، ماهیت همین مواد بیرون‌ریخته است. در دوران نخستین شکل‌گیری‌اش، ماه به‌طور کامل با اقیانوسی از ماگما پوشیده شده بود. با گذشت میلیون‌ها سال، این اقیانوس مذاب به‌تدریج سرد و بلورین شد. مواد سنگین‌تر به سمت عمق فرورفتند و لایه‌ی گوشته را شکل دادند، در حالی که مواد سبک‌تر در سطح ماندند و پوسته‌ی ماه را ساختند. اما عناصری وجود داشتند که به‌راحتی در سنگ جامد جای نمی‌گرفتند و در آخرین بخش‌های مایع این ماگمای در حال تبلور باقی ماندند. این عناصر شامل پتاسیم، عناصر خاکی کمیاب و فسفر بودند که به‌صورت مجموعه‌ای موسوم به «KREEP» شناخته می‌شوند.
راز دیرینه‌ای که ذهن دانشمندان را مشغول کرده، این است که چرا مواد KREEP تقریباً به‌طور کامل در نیم‌کره‌ی نزدیک ماه، یعنی همان بخشی که به زمین رو دارد، متمرکز شده‌اند. این مواد پرتوزا گرما تولید می‌کردند و باعث فعالیت آتشفشانی گسترده‌ای شدند که دشت‌های بازالتی تاریکی را پدید آوردند؛ همان لکه‌های تیره‌ای که چهره‌ی آشنای ماه را از زمین شکل می‌دهند. در مقابل، نیم‌کره‌ی پنهان ماه با دهانه‌های فراوان و آثار بسیار اندک از فعالیت آتشفشانی پوشیده شده است.
مطالعه‌ی جدید پاسخی برای این ناهماهنگی ارائه می‌دهد. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که پوسته‌ی ماه در سمت پنهان بسیار ضخیم‌تر از سمت رو‌به‌زمین آن است. این ضخامت بیشتر باعث شده که مواد مذاب در زیر پوسته‌ی سمت پنهان فشرده و به سوی نیم‌کره‌ی نزدیک‌تر هدایت شوند؛ جایی که پوسته نازک‌تر بوده و مسیر خروج ماگما را فراهم کرده است.
حوضه‌ی قطب جنوبی–آیتکن شواهد مستقیمی برای تأیید این مدل ارائه می‌کند. اندازه‌گیری‌های پرتوزایی نشان می‌دهند که در بخش غربی این دهانه، غلظت زیادی از عنصر توریم—یکی از نشانه‌های مواد غنی از KREEP—وجود دارد، در حالی که در بخش شرقی چنین غلظتی دیده نمی‌شود. این عدم تقارن نشان می‌دهد که برخورد درست در مرز ناحیه‌ای رخ داده که لایه‌ای نازک از ماگمای غنی از KREEP هنوز زیر بخش‌هایی از سمت پنهان وجود داشته است. در واقع، آن برخورد عظیم مانند پنجره‌ای طبیعی به منطقه‌ی انتقالی میان پوسته‌ی غنی از KREEP در سمت نزدیک و پوسته‌ی معمولی‌تر در سمت پنهان گشوده است.
هنگامی که فضانوردان مأموریت آرتمیس از این ناحیه‌ی پرتوزا نمونه‌برداری کنند و آن‌ها را به زمین بازگردانند، دانشمندان فرصتی بی‌سابقه برای آزمودن مدل‌های کنونی در مورد شکل‌گیری ماه خواهند داشت. بررسی ترکیب ایزوتوپی و شیمیایی این سنگ‌ها می‌تواند نشان دهد که چگونه ماه از کره‌ای مذاب و یکنواخت به دنیایی متنوع و دوچهره تبدیل شد؛ دنیایی که یک سویش آتشفشان‌های خاموش و دشت‌های تیره را در بر گرفته، و سوی دیگرش از دهانه‌های بی‌شمار و سکوت مطلق پوشیده شده است.
در نهایت، پژوهش جدید نه‌تنها مسیر مأموریت‌های آینده را روشن‌تر می‌کند، بلکه درک ما از تاریخ آغازین منظومه‌ی شمسی را نیز عمیق‌تر می‌سازد. دهانه‌ی قطب جنوبی–آیتکن، این زخم غول‌پیکر بر پیکر ماه، همچنان یادگاری از دوران شکل‌گیری سیارات است—دورانی پر از آشوب، برخورد و دگرگونی. اکنون، پس از میلیاردها سال، این دهانه خاموش هنوز سخن می‌گوید؛ داستانی از زایش، تحول و تفاوت میان دو چهره‌ی یک جرم آسمانی که در سکوت، همواره ناظر زمین بوده است.
