Основная гипотеза образования Луны предполагает, что оно связано со столкновением между Землей и объектом размером с Марс, произошедшим около 4,5 млрд. лет назад. В результате возникло большое количество расплавленных обломков, которые, объединившись и затвердев, сформировали Луну. Однако многие детали этого процесса неизвестны.

Анализ образцов лунных пород, доставленных миссиями «Аполлон», показал, что они насыщены ильменитом. Это свидетельствует о необычно высокой плотности лунной коры. В дальнейшем с помощью спутниковых наблюдений было выяснено, что такие породы сосредоточены на видимой стороне Луны. В связи с этим возник вопрос об особенностях и причинах распределения лунных пород.

Ранние гипотезы предполагали, что данные породы являются магматическими. В соответствии с ними Луна изначально была покрыта магматическим расплавом. Остыв, он сформировал мантию и базальтовые корки, образующие лунные моря. Однако этому противоречит неравномерное распределение пород в мантии.

По словам сотрудников Аризонского университета, большая плотность пород на поверхности относительно мантии должна была привести к их опусканию в недра и смешиванию с материалом мантии. Спустя тысячи лет после образования Луны эти плотные породы стали возвращаться на поверхность в виде лавовых потоков. Новое исследование университета было посвящено этим процессам.

По результатам прошлого моделирования было выяснено, что насыщенные ильменитом породы сосредоточились на видимой стороне Луны, мигрировав туда в расплавленном состоянии под влиянием удара крупного астероида на противоположной стороне. Механизм процесса состоял в том, что расплавленный материал проник во внутреннюю часть мантии через сеть галерей с геометрическим рисунком наподобие листьев и в дальнейшем поднялся к коре вследствие вулканизма. Созданная таким образом гравитационная неустойчивость привела к глобальному перевороту мантии.

В ходе нового исследования ученые сопоставили результаты моделирования с данными миссии GRAIL 2011-2012 гг. о гравитационных аномалиях регионов, окружающих лунные моря.

По результатам установлено, что гравитационные аномалии согласуются с данными моделирования. Исходя из этого, ученые посчитали, что участки значительного изменения плотности пород представляют собой остатки насыщенного ильменитом материала от его ухода каскадом в недра. По их мнению, данный процесс произошел около 4,22 млрд. лет назад, вскоре после образования Луны.