Kadonnutta allasta etsimässä

Kuun geologia on mitä suurimmissa määrin törmäysaltaiden geologiaa. Jos haluaa ymmärtää miksi Kuu on sellainen kuin se nyt sattuu olemaan, täytyy ensin selvittää törmäysaltaiden synty ja kehitys. Mutta mitä sitten, jos koko Kuun geologisen historian mahdollisesti suurin törmäysallas ei olekaan olemassa? Ja nyt taas ehkä onkin?

Englantilainen geokemisti Peter Cadogan esitteli vuosina 1974 ja 1975 ideansa jättimäisestä törmäysaltaasta, joka peittäisi suuren osan Kuun lähipuolesta. Ehdotetun altaan läpimitta oli huimat 2400 km, ja sillä oli jättiläiselle sopiva nimikin: Gargantuan. Altaan länsireunan muodostivat Cadoganin ideassa Oceanus Procellarumin länsiranta, ja pohjoisessa allasta reunusti Mare Frigoriksen pohjoisranta. Muualla Cadoganin allaskandidaatti olikin sitten vaikeammin hahmotettavissa, etelä- ja itäreunojen suunnilleen myötäillessä Oceanus Procellarumin ja Mare Insularumin rantoja.

Walesilainen, mutta enimmäkseen Arizonan yliopistossa työskennellyt Kuun kartoittaja Ewen Whitaker oli Chuck Woodin kertoman tarinan mukaan ehdottanut suunnilleen vastaavaa allasta jo aiemmin, mutta ei ollut koskaan tullut julkaisseeksi siitä mitään. Vuonna 1981 hän kuitenkin julkaisi altaastaan artikkelin, jossa kartoitti altaalle kolme rengasta, mikä on varsin tyypillistä Kuun törmäysaltaille. Koska Oceanus Procellarum kattaa suurimman osan altaasta, antoi Whitaker altaalleen nimen Procellarum. Whitakerin hahmottelemien renkaiden läpimitat olivat 1700, 2400, ja 3200 km. Hiukan yllättäen hän rinnasti suurimman renkaansa Orientalen Montes Cordilleran renkaaseen ja Imbriumin Montes Apenninuksen¹ renkaaseen, jotka ovat näiden altaiden topografisia päärenkaita, ja joiden halkaisija yleensä mainitaan altaiden koosta puhuttaessa. Näin tulkiten Procellarumin allas oli huomattavasti suurempi kuin Gargantuan.

Don Wilhelms on eräs kaikkein merkittävimmistä Kuun geologian tutkijoista, ainakin kun puhutaan kaukokartoituksesta. Wilhelmsille Procellarumin allas sopi mainiosti, ja hänen Kuun geologian perusteoksessaan The Geologic History of the Moon (1987) Procellarumin allas oli aivan keskeisessä roolissa etenkin Kuun lähipuolen geologisessa kehityksessä. Monet muut eivät kuitenkaan olleet vakuuttuneita sen paremmin Gargantuanin kuin Procellarumin altaan olemassaolosta. Peter Schultz ja Paul Spudis nostivat kissan pöydälle, ja osoittivat lukuisia aukkoja niin geokemiallisissa kuin topografisissa ja morfologisissa todisteissa, joita näiden jättiläisaltaiden puolesta oli esitetty. Schultz ja Spudis osoittivat, että aivan yhtä vahvoin perustein voidaan sanoa havaintojen selittyvän pelkästään suuren ja geologisesti varsin nuoren Imbriumin altaan vaikutuksilla. Erinomaisessa kirjassaan The Geology of Multi-Ring Impact Basins (1993) Spudis oli jo suoraan sitä mieltä, ettei Procellarumin allasta ollut olemassakaan. Ei sille tukea löytynyt Clementine-luotaimen korkeusmittauksistakaan, joiden perusteella saatiin ensimmäiset modernit topografiset kartat koko Kuusta.

Kuun suuri lähipuolen allas ei kuitenkaan ottanut kuollakseen. Charles Byrnelle ei riittänyt minkäänlainen muunnos Gargantuanista tai Procellarumista, vaan hän toi tarjolle lähipuolen mega-altaan, jolla kokoa on yli 6000 km. Kuututkijoiden suuri enemmistö ei kuitenkaan alkuunkaan lämmennyt tälle ajatukselle.

Nyt viimeisen parin viikon ajan on kuitenkin suuri lähipuolen allas ollut taas tutkijoiden huulilla ja näppäimistöillä. Nature Geoscience -lehdessä julkaistu japanilaisen Ryosuke Nakamuran ja kumppaneiden Kaguya-luotaimen spektrianalyysiin perustuva kiehtova uusi tutkimus väittää, että Procellarumin ympäriltä löydetyt noriittista koostumusta vastaavat signaalit olisivat todiste törmäyssynnyn puolesta. Tätä ajatusta he tukevat mm. sillä, että vastaavia koostumuksia on löydetty myös Imbriumin ja South Pole – Aitkenin törmäysaltaiden ympäriltä.

Missä lienee Kuun suuri lähipuolen allas?

Lähde	Ehdotetun altaan nimi	Keskipiste	Altaan tai sen renkaiden läpimitta
Cadogan (1974)	Gargantuan Basin	23°N 29°W	D=2400 km
Whitaker (1981)	Procellarum Basin	23°N 15°W	D1=1700 km, D2=2400 km, D3=3200 km
Willhelms (1987)	Procellarum Basin	26°N 15°W	D=3200 km
Byrne (2007)	Near Side Megabasin	8,5°N 22°E	D=6026 x 6640 km
Nakamura et al. (2012)	Procellarum Basin	15°N 23°Wa	D>3200 km

 ^aIlmeisesti kyseessä on painovirhe, ja Nakamura et al. tarkoittavat koordinaatteja 23°N 15°W.

Noriitti on kivilaji, jonka päämineraalit ovat plagioklaasimaasälpä ja niukalti kalsiumia sisältävä pyrokseeni. Jos tarkkoja ollaan, spektrikaukokartoituksella ei havaita kivilajeja vaan mineraaleja, joten juuri tämä alhaisen kalsiumin pyrokseeni oli se signaali, jota japanilaistutkijat etsivät ja jonka he siis myös löysivät. Japanilaistutkijoiden ajatuksen mukaan suurimpien altaiden massiiviset törmäyssulakerrokset differentioituvat, jolloin muodostui noriittia². Myöhemmin tapahtuneet nuoremmat törmäykset paljastivat tämän noriittikerroksen, joka nyt näkyy altaiden ympärillä. Pienemmät altaat, kuten Crisium ja Moscoviense, olisivat synnyttäneet niin paljon vähemmän törmäyssulaa, ettei sulan differentioitumista tapahtunut, eikä näin ollen noriittia olisi päässyt muodostumaan, minkä vuoksi niiden ympäriltä ei noriittisignaalia löydy.

Keltaiset ruudut, siniset kolmiot, ja punaiset ristit osoittavat noriittista koostumusta, ja vihreät neliöt oliviinia, jota suurten törmäysten oletetaan nostaneen Kuun vaipasta. Kuva: Nature Geoscience / Nakamura et al. (2012).

Kuun alakuoren oletaan yleisesti olevan koostumukseltaan noriittinen. Imbriumin altaan synnyttänyt törmäys rouhaisi reippaasti alakuorta, joten noriittiskoostumuksista Imbriumin sulaheittelettä löytyy kaikkialta Kuun lähipuolelta. Itselleni yksi suurimmista japanilaistutkimuksen ongelmista onkin, mihin Procellarumin allasta välttämättä tarvitaan, kun Imbrium joka tapauksessa levitti noriittiskoostumuksisia kiviä yltympäriinsä, eikä viisaammiltakaan ole hirvittävän myönteisiä lausuntoja korviini toistaiseksi sattunut. Kuten odottaa sopikin, Paul Spudis ei blogissaan edelleenkään lämmennyt ajatukselle Procellarumin altaasta. Toinen erittäin ahkera Kuu-valistaja, Chuck Wood, piti kirjassaan The Modern Moon (2003) ovea varovasti raollaan Gargantuan/Procellarum-hypoteesille, ja varovaisen myönteisellä kannalla hän on edelleen.

Vaikkei todella suurta törmäysallasta lähipuolella olisikaan, voi syynä lähipuolen poikkeavaan koostumukseen ja rakenteeseen silti olla törmäyksessä. Peter Schultz ja David Crawford esittivät viime vuonna hypoteesin, jonka mukaan South Pole – Aitkenin allas syntyi vinon törmäyksen seurauksena, ja sen heitteleen ja etenkin Kuun vastakkaiselle puolelle syvälle vaippaan yltäneiden seismisten vaikutusten ansiosta muodostuivat niin koostumuserot kuin Whitakerin kartoittamat harjanteet ja vajoamatkin. Schultzin ja Crawfordin ajatus on varsin villi, ja osittain siksikin niin tenhoava, mutta ainakin periaatteessa se voisi selittää paljon Kuun merkillisyyksistä.

GRAIL-luotaimet Ebb ja Flow tuovat varmasti huikean määrän uutta, mullistavaakin tietoa Kuun syvärakenteesta. Voi hyvin olla, että sen myötä syy Kuun lähi- ja etäpuolien erilaisuuteen selviää, ja saman tien ajatus todella suuresta törmäysaltaasta Kuun lähipuolella voidaan joko hyväksyä tai hylätä. Se on kuitenkin täysin varmaa, ettei uusi japanilaistutkimus jää viimeiseksi sanaksi Procellarumin altaan olemassaolosta. Ja hyvä niin.      

¹Koska kyseessä ovat IAU:n hyväksymät nimet, en lähde vuoristojen tai minkään muunkaan nimiä suomentamaan, vaikka sinänsä Kordillieerit ja Apenniinit käypiä nimiä olisivatkin.

²Aivan samoin tapahtuu myös Maassa, tosin yleensä magmaattisen toiminnan seurauksena. Koillismaan ja Lapin kerrosintruusiot ovat mainioita esimerkkejä magmaattisesta differentiaatiosta.