به گفته پژوهشگران، یک دهانه برخوردی عظیم در سطح ماه ممکن است قطعاتی ابتدایی از گوشته ماه و بقایای اقیانوس ماگمایی باستانی را در خود داشته باشد. اعضای مأموریت‌های آینده آرتمیس احتمالاً می‌توانند نمونه‌هایی از این مواد جوان از گوشته را به زمین بازگردانند و با این کار، نگاهی به مراحل پایانی شکل‌گیری ماه فراهم کنند.
حدود ۴٫۳ میلیارد سال پیش، یک جرم نسبتاً بزرگ به سطح ماه برخورد کرد و با شکافتن پوسته، حوضه برخوردی قطب جنوب-آیتکن (South Pole–Aitken یا SPA) را به وجود آورد. نمونه‌هایی از این برخورد هنوز در سطح ماه پراکنده هستند و تصویری از گوشته در حال تبلور را ارائه می‌دهند.
جف اندروز-هانا، سیاره‌شناس دانشگاه آریزونا، در کنفرانس سالانه علوم ماه و سیارات در تگزاس گفت: «ما پیشنهاد می‌کنیم که برخوردکننده‌ی حوضه‌ی SPA، یک لایه نازک از اقیانوس ماگمایی دیرهنگام را از دل ماه بیرون کشیده است. مأموریت آرتمیس از مواد پرتاب‌شده SPA و احتمالاً از بقایای اقیانوس ماگما نمونه‌برداری خواهد کرد.»
این حوضه برخوردی کمی کشیده به نظر می‌رسد، که نشان‌دهنده برخوردی مایل (زاویه‌دار) به‌جای یک برخورد مستقیم است. در لبه شمالی آن، تجمعی از پوسته ضخیم دیده می‌شود که حجم آن تقریباً با حجم پوسته مفقود در محل برخورد برابری دارد. این احتمال وجود دارد که برخوردکننده‌ای که به سمت شمال حرکت می‌کرده، مواد را در همان جهت پرتاب کرده باشد.
اما اندروز-هانا و همکارانش مسیر متفاوتی را برای بررسی این حوضه در پیش گرفتند. به جای بررسی مواد داخلی، آن‌ها شکل حوضه را با دهانه‌های اشکی‌شکل دیگر در ماه مقایسه کردند. برخوردهای زاویه‌دار باعث ایجاد حوضه‌هایی کشیده در جهت برخورد می‌شوند. در حالی که دیگر دهانه‌های کشیده ماه باریک‌شدن در جهت حرکت را نشان می‌دهند، حوضه SPA به سمت جنوب باریک شده است. این یافته‌ها نشان می‌دهد که برخوردکننده به جای حرکت به شمال، به سمت جنوب پیش می‌رفته است.
اندروز-هانا افزود: «ما از مدت‌ها پیش داده‌هایی برای اندازه‌گیری شکل این حوضه داشتیم. فقط به نگاهی متفاوت برای تفسیر آن نیاز بود.»
(اعتبار تصویر: ناسا / مرکز پروازهای فضایی گادارد / دانشگاه ایالتی آریزونا)
جدایی پوسته و گوشته
در ابتدای شکل‌گیری منظومه شمسی، جرمی به اندازه مریخ به زمین اولیه برخورد کرد. این برخورد باعث از هم پاشیده شدن دو پیش‌سیاره شد که سپس به‌تدریج ترکیب شده و زمین و ماه را شکل دادند؛ در این روند هر دو جسم برای مدتی به حالت مذاب درآمدند.
گوشته مذاب به‌آرامی سرد شده و شروع به تبلور کرد. کانی سبک‌تری به نام پلاژیوکلاز به سطح آمد و پوسته را تشکیل داد، در حالی که مواد سنگین‌تر به درون فرورفتند. اندروز-هانا این پدیده را «مدرکی کلیدی» برای وجود اقیانوس ماگما در زمان تشکیل ماه می‌داند.
در همین حین، برخی مواد — مانند پتاسیم، عناصر نادر خاکی و فسفر، که به اختصار KREEP نامیده می‌شوند — در فرایند تبلور وارد ساختارهای بلوری نشدند و در مذاب باقی مانده، در نقاطی خاص متمرکز شدند.
مطالعات پیشین حضور توریوم، عنصری مرتبط با KREEP، را در کف حوضه نشان داده بودند؛ این موضوع گواهی بر آن است که مواد گوشته‌ای در اثر برخورد، از پوسته عبور کرده‌اند. اما هیچ نشانه‌ای از مواد گوشته‌ای در شمال این حوضه دیده نشده است.
اندروز-هانا و همکارانش با بررسی نقشه‌های ماه، دریافتند که پوشش پرتابی جنوب‌غربی مقدار زیادی توریوم دارد، که با مواد اطراف در ارتباط است. آن‌ها نتیجه گرفتند که پس از برخورد SPA، اقیانوس ماگما که به‌آرامی در حال تبلور بود، از پوسته نشت کرده است.
دو منطقه، یک داستان
در ترکیب با منطقه‌ای در سمت نزدیک ماه به نام «پهنه KREEP پروسلاروم» (PKT)، مواد حاصل از حوضه SPA می‌توانند تصویری از تحول درونی ماه ارائه دهند. مطالعات پیشین نشان داده بودند که برخورد SPA ممکن است موجب رانده‌شدن اقیانوس ماگما به سمت مقابل ماه و شکل‌گیری PKT شده باشد. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهند که این دو منطقه به‌طور مستقل شکل گرفته‌اند و برخورد SPA پیش از شکل‌گیری PKT رخ داده است.
اندروز-هانا می‌گوید: «مجموعه داده‌های حاصل از SPA و PKT می‌توانند داستان مراحل پایانی اقیانوس ماگمایی ماه را برای ما بازگو کنند.»
نمونه‌هایی از منطقه PKT پیش‌تر طی مأموریت‌های آپولو به زمین بازگردانده شده‌اند و مأموریت چینی Chang’e 5 در سال ۱۳۹۹ نیز نمونه‌های بیشتری از ماه جمع‌آوری کرد. همچنین مأموریت Chang’e 6 که در سال ۱۴۰۳ به زمین بازگشت، نمونه‌هایی از حوضه SPA را در بر داشت.
اهمیت برای مأموریت آرتمیس
این یافته‌ها اهمیت زیادی برای مأموریت سرنشین‌دار آرتمیس دارند که برنامه‌ریزی شده در سال ۱۴۰۵روی ماه فرود بیاید، هرچند نگرانی‌هایی درباره ایمنی این مأموریت مطرح است. فضانوردان قادر خواهند بود از مواد گوشته نمونه‌برداری کرده و آن‌ها را به زمین بازگردانند. مقایسه این نمونه‌ها با سنگ‌های منطقه PKT، دیدگاهی درباره گوشته ماه در دو دوره متفاوت فراهم خواهد کرد، که به نوبه خود می‌تواند به تعیین زمان دقیق شکل‌گیری اقیانوس ماگمایی ماه کمک کند.
SPA سرنخ‌های حیاتی درباره این اقیانوس ماگما ارائه می‌دهد؛ اندروز-هانا می‌گوید: «این اقیانوس ماگمایی با تولد زمین گره خورده است.» گرچه دانشمندان حدود زمانی سرد شدن این اقیانوس را می‌دانند، تعیین دقیق آن همچنان دشوار است.
او می‌افزاید: «انتظار داریم با بازگشت نمونه‌ها، بتوانیم سن دقیق حوضه SPA را تعیین کنیم.» این سن به‌طور دقیق زمان تبلور اقیانوس ماگمایی دیرهنگام را که در اثر این برخورد حفظ شده، مشخص خواهد کرد.
