- ЧТО ЖЕ МЫ ЗНАЕМ О ЛУНЕ?
-
- Принято считать, что первым
исследователем Луны нового времени был
Галилео Галилей. Как стало известно
впоследствии, он не был первым и
единственным в то время астрономом,
наблюдавшим лунную поверхность в телескоп.
Но, по-видимому, Галилей впервые высказал
обоснованные суждения о природе земного
спутника. Работы Галилея появились в начале
XVII в., а к концу столетия усилиями
нескольких выдающихся механиков и
математиков были сформулированы начала
теории движения и вращения Луны, которая
совершенствовалась на протяжении всего
следующего столетия. В XIX в. новое развитие
получили лунная картография, лунная
морфология и появились первые научные
работы по изучению Луны методами планетной
астрофизики.
- Основные результаты в области
дистанционных исследований Луны с помощью
оптических телескопов и радиотелескопов
были получены в середине нашего столетия. В
это же время все чаще стали привлекать
внимание геологов проблемы строения и
развития лунного рельефа. Были построены
высокоточные и достаточно подробные карты
видимого с Земли лунного полушария,
измерены относительные и абсолютные высоты
большого числа лунных образований.
- К началу космической эры было
известно, что Луна относится к числу
безатмосферных тел Солнечной системы,
внутренняя деятельность недр прекратилась,
по-видимому, в далекие геологические эпохи,
оставив разделение поверхности на два вида
ландшафтов - лавовые поля морей и горные
страны материков. Основным видом рельефа
являются кратеры, образующиеся при падении
метеоритов, а поверхностный слой
представляет собой рыхлое вещество, по
структуре и химическому составу близкое к
земным вулканическим породам.
- 2 января 1959 г. началась новая
эпоха в изучении естественного спутника
Земли. Телескопы уступили свое ведущее
положение космическим аппаратам. В этот
день к Луне была запущена первая ракета,
головная часть которой успешно преодолела
барьер второй космической скорости. Этим
запуском"на траекторию полета.ж Луне
была выведена автоматическая станция "Луна-1".
Первый лунный разведчик прошел на
расстоянии 6000 км над поверхностью Луны.
Второй аппарат подобного, типа в сентябре
того же года достиг поверхности нашего
спутника.
- До того, как летом 1969 г. на Луне
высадились первые земляне, 12
автоматических станций, запущенных в СССР,
и 14 автоматов, запущенных в США, успешно
исследовали, Луну и окололунное
пространство с орбит искусственных
спутников Луны, пролетных траекторий и
непосредственно на поверхности, совершая
мягкие посадки в различных районах
видимого полушария. Одновременно с
реализацией в США программы "Аполлон"
в СССР проводились запуски лунных
автоматов нового поколения, среди которых
были станции, предназначенные для доставки
на Землю образцов лунного грунта, и
самоходные автоматические аппараты -
луноходы.
- Покидая Луну, участники
экспедиций по программе "Аполлон"
оставляли на месте посадки автоматический
комплекс геофизических приборов, которые
затем еще на протяжении нескольких лет
передавали на Землю научную информацию
различного характера.
- Собранные к середине 70-х годов
данные легли в основу современных
представлений о природе и истории эволюции
Луны. В то же время в процессе интерпретации
фактического материала выявились новые
проблемы, для решения которых имеющихся
сведений оказывается недостаточно.
Пунктирная дорожка вновь поставленных
вопросов приводит к задаче возобновления
лунных исследований на новом, более
совершенном уровне науки и техники. В конце
этой дорожки возникают (пока еще неясно)
сооружения лунной обитаемой базы.
- С каких стартовых позиций
начинается новый рывок в лунных
исследованиях, что мы считаем известным и
понятным в природе и развитии Луны?
- Вопросы образования и ранней
истории Луны продолжают оставаться
предметом острых дискуссий. Нет полной
ясности относительно того, где и когда
сформировалась Луна как самостоятельное
небесное тело. Особенности химического
состава лунных пород позволяют
предположить, что Луна и Земля образовались
в одной и той же части Солнечной системы, т.
е. рядом друг с другом. Однако разница в
составе и, что особенно важно, во внутреннем
строении заставляла думать, что оба тела не
были в прошлом единым целым. Гипотеза
отделения Луны от Земли и гипотеза захвата
Луны Землей каждая по-своему объясняли
известные факты. Но в равной степени и та и
другая гипотезы встречались со многими
трудностями. В последние годы получила
распространение модель, которая больше
соответствует тому, что мы знаем сегодня.
- На ранней стадии формирования
Солнечной системы тело размером примерно с
Марс косым ударом вырвало из нашей планеты
значительную часть вещества коры и верхней
мантии. Для рассматриваемого периода
истории нашей планетной системы подобное
событие не было исключительным явлением.
Соударения тел самого различного размера
происходили часто - то было время массовых
ударных процессов. Рассеянное вещество
сначала образовало кольцо вокруг Земли, а
затем процесс аккреции привел к
формированию естественного спутника - Луны.
Комплексное моделирование данного события
на компьютере подтверждает достоверность
выдвинутой гипотезы.
- Средняя плотность Луны
предполагает отсутствие значительного
железного ядра, что резко отличает строение
Луны и Земли.
- Образование Луны из вещества
коры и верхней мантии молодой Земли, только
что претерпевшей глобальную
дифференциацию, вполне убедительно
объясняет указанный факт. Возможно, новый
вариант ударного происхождения Луны,
включающий элементы прежней гипотезы
отделения, наиболее близок к истине. Но
необходимы дополнительные исследования,
большая часть которых должна проводиться
непосредственно на Луне
квалифицированными специалистами.
- Итак, на самой ранней стадии
существования Луны как самостоятельного
тела в период 4,3-4,6 млрд. лет назад произошла
глобальная магматическая дифференциация
лунного шара, в результате которой
сформировалась лунная кора и верхняя
мантия. Процесс сопровождался весьма
интенсивной метеоритной бомбардировкой и
падением на поверхность молодого
планетного тела фрагментов, оставшихся
после аккреции. Большинство крупных
материковых кратеров и огромные впадины -
многокольцевые бассейны - появились именно
в эту эпоху.
- Светлая лунная кора,
сохранившаяся в области современных лунных
материков, сложена породами анортозитового
состава, плотность которых меньше средней
плотности Луны и составляет около 2,9 г/см3.
Легкие анортозиты образуют сравнительно
тонкую оболочку, мощность которой
оказалась неодинаковой на видимом и
обратном полушариях Луны. На обращенной к
Земле стороне кора имеет толщину около 60 см,
а на обратной стороне - около 100 км. Это
обстоятельство повлияло на характер
дальнейшего формирования лунной
поверхности в планетарном масштабе.
- Завершающая стадия образования
гигантских круглых впадин совпала с
выплавленном и кристаллизацией пород
норитового состава, начавших поступать из
лунных недр в процессе раннего лунного
вулканизма. Внутренний разогрев, природа
которого остается во многом неясной, стал
поставлять на поверхность потоки лавы из
расплавленных базальтов верхней мантии. На
обращенном к Земле полушарии, где
отвердевшая к тому времени кора была тоньше,
лавы интенсивно вырывались на поверхность,
заполняя низины и круглые впадины. Началось
формирование темных морей. На обратном
полушарии более мощная кора стала
достаточно прочной преградой лавовым
извержениям, поэтому невидимая с Земли
часть Луны сохранила в основном рельеф
древних материков.
- Плотность морских базальтов
составляет 3,3 г/см3, т.е. почти
совпадает со средней плотностью лунного
шара. Это обстоятельство служит одним из
указаний на принадлежность вещества лунных
морей к мантийным породам Луны.
- Процесс лунного вулканизма,
породивший лунные моря, имел два всплеска
активности недр. Первый завершился
выплавленном базальтов со средним
возрастом 3,7 млрд. лет. Второй связан с
выплавлением из недр базальтовых лав,
имеющих средний возраст 3,2 млрд. лет. Почему
так произошло, пока остается только гадать.
Конечно, мы понимаем, что разновозрастные
базальтовые лавы поступали с разных глубин
лунных недр. Однако, почему очаги плавления
поднимались к поверхности или уходили в
глубь лунного шара, предстоит еще объяснить.
- Общая площадь морских
образований на лунной поверхности
составляет 16,9%. В масштабах всего лунного
шара разность средних уровней материков и
морей достигает 2,3 км. Некоторые из круговых
морей отличаются местными избытками
внутренних масс - масконами, которые
проявляются в наличии гравитационных
аномалий. По-видимому, в этих районах
граница коры и мантии наиболее близко
поднимается к самой поверхности.
- Предварительные сейсмические
исследования на лунной поверхности
показали, что верхняя мантия, вероятно
состоящая из оливинов и пироксенов,
простирается до глубины 250 км. На глубине 800
км проходит граница средней и нижней мантий.
Здесь кончается твердая оболочка Луны -
литосфера и начинается частично
расплавленный слой нижней мантии. Такая
большая глубина отвердевания пород в
настоящий период истории Луны объясняет
практически полное отсутствие процессов
современного вулканизма. Слабые проявления
активности недр можно подозревать по
некоторым неявным признакам, изредка
фиксируемым наблюдателями лунных
нестационарных явлений. Но по-настоящему
достоверные данные можно получить только в
результате продолжительных исследований
на самой Луне.
- Наконец, на глубине 1400-1500 км можно
предполагать границу лунного ядра.
Предварительная модель внутреннего
строения Луны включает ядро, состоящее из
сульфида Железа, с массой не более 1% от
массы всего лунного шара.
- Последние два миллиарда лет
лунный вулканизм постепенно затухал, и
метеоритная бомбардировка превратилась в
главный фактор формирования современного
рельефа Луны. Основную массу падающих тел в
настоящее время составляют микрометеориты,
причем скорости, при которых происходят
соударения, достигают в среднем 25 км/с.
- Интенсивная переработка
поверхностного слоя ударными процессами в
течение миллиарда лет привела к появлению
специфического рыхлого покрова
раздробленных пород - реголита. Средняя
толщина этого слоя равна 2-3 м. В состав
реголита входят обломки различного размера,
включая тонкую пылевидную фракцию. "Шуба"
раздробленных пород, естественно, обладает
низкой теплопроводностью, и поэтому,
несмотря на значительные температурные
перепады на поверхности - от 400 К. в
подсолнечной точке до 100 К к концу лунной
ночи, - на глубине уже около одного метра
температура остается постоянной.
- При массе Луны, равной 1/81
массы Земли, критическая скорость не
превосходит 2,38 км/с. Скорости теплового
движения газовых частиц в большинстве
случаев превышают это значение, поэтому
газы либо покидают окололунное
пространство, либо рассеиваются на большие
расстояния от поверхности. Эта условная
лунная атмосфера находится в сильно
разреженном состоянии и по своим
физическим свойствам аналогична условиям
земной экзосферы. Основные компоненты
лунной атмосферы - водород, гелий, неон и
аргон в сильно ионизированном виде.
Наибольшая плотность газовой оболочки
наблюдается в ночное время. В дневное время
суток концентрация газов у лунной
поверхности падает примерно в десять раз.
Плотность лунной атмосферы ничтожно мала
по сравнению с плотностью земной, но все же
на три-четыре порядка выше концентрации
частиц в солнечном ветре - одном из
источников подпитки атмосферы Луны.
- Луна практически не обладает
глобальным магнитным полем дипольной
природы. Плазма солнечного ветра и потоки
энергичных частиц свободно достигают
лунной поверхности и поглощаются реголитом.
Величина глобального магнитного поля на
поверхности не превышает 0,5 гамм. Однако
напряженность местного магнитного поля в
отдельных случаях может достигать 100-300 гамм.
Появление этих аномалий объясняют
палеомагнетизмом. Но первоисточник древних
магнитных полей на Луне остается
загадочным и представляет собой одну из
нерешенных проблем лунной природы.
Далее...
-
-