gordon: Луна
Участники:
- Владислав Владимирович Шевченко– доктор физико-математических наук
Владислав Шевченко: К сожалению надо сказать, что это совсем не так. И виной здесь, пожалуй, сам тот интерес, о котором вы только что сказали. Потому что, когда начались первые наблюдения с помощью телескопа (вспомним Галилея), одним из первых объектов естественно была Луна. Начались космические исследования – Луна опять-таки стала первым объектом за пределами земных орбит, к которому устремились космические аппараты. Луна стала и первым объектом, куда ступила нога человека.
Но этот прорыв случился в очень сжатые сроки. Действительно, от первого спутника, от первых фотографий обратной стороны Луны до того, как по Луне стали ходить люди, прошло порядка десятилетия – очень мало времени. Утвердилось мнение: все, Луна известна, по Луне уже люди ходили – неоднократно я слышал эту фразу от людей, которые принимают кардинальные решения о том, какие будут программы, какие исследования, на что надо тратить средства. По Луне гуляли люди – ну, что еще? Что еще надо? И из-за этого получилось так, что, например, Марс изучен куда лучше, подробнее, детальней, чем наша Луна.
Хотя Луна, наверное, заслуживает большего, ведь Луна все-таки, возвращаясь к нашей формулировке, ближайшее к нам тело. Но если даже не говорить о фундаментальных проблемах – Луна это естественная инфраструктура Земли, которая вот-вот, через 10, 20, 30, 40 лет станет инфраструктурой Земли. Но прежде чем она станет таковой, ее нужно изучать.
Ну, а что собой представляет собой Луна именно в фундаментальном плане? Прежде всего, она, конечно, интересна тем, что это космический музей, естественный музей, хранящий экспонаты очень давнего времени. Такие экспонаты, которые нигде больше не существуют. За исключением, может быть, Меркурия, мы немножко этого коснемся потом. Но Меркурий далек, во-первых, во-вторых, труден для полета к нему, потому что нужно лететь в сторону Солнца. А Луна вот, рядом. Три дня, которые мы летим до Луны, это время, которое мы тратим, передвигаясь по Земле. Даже в пределах территории нашей страны, и то дольше бывает.
Если мы попытаемся наглядно представить, что собой представляет Луна, можно обратиться, скажем, к астероидам, которые падают на Землю. Это внеземное вещество, доставляемое самым экономичным путем – само прилетает. И в то же время осколки астероидов – метеориты, то, что в результате мы находим – показывают историю Солнечной системы. Вот на экране один из образчиков очень древнего астероида. И стрелочками указаны светлые включения, это породы, обогащенные кальцием и алюминием. По оценкам происхождения эти светлые включения примерно на 50-100 миллионов лет старше, чем наша Земля. Но это, конечно, условно, потому что Земля родилась не в один момент, проходили миллионы лет, пока она сформировалась и стала Землей. Но за 100 или за 50 миллионов лет до того, как появилась наша планета, эти фрагменты уже существовали.
Следующий слайд покажите, пожалуйста, это кусок породы, доставленный с Луны. На Земле собственно земных пород (а не тех, что прилетают с астероидами) старше, чем примерно 3 миллиарда лет, не находится. Во-первых, Земля прошла длинный путь развития, своей эволюции как планеты. Во-вторых, на Земле такие агрессивные среды, как гидросфера, атмосфера разрушали, перекраивали поверхность, работал вулканизм, происходили тектонические движения. В общем, все очень сильно переработано. На Луне все это происходило в гораздо меньшей степени. И здесь, на этой картинке вы тоже видите светлые включения. Если Солнечная система, в том числе и наша Земля, и другие планеты, имеют возраст приблизительно 4,6 миллиарда лет, то представленный здесь кусок породы возник на Луне 4,4 миллиарда лет назад. Этот кусок, его ровесники и многое-многое другое – вот экспозиция Луны как музея.
Из чего же состоит Луна? Экзотического здесь не так много. На Землю доставили какое-то количество образцов автоматические станции, запущенные в нашей стране. Большое количество, конечно, было доставлено экипажами "Аполлонов", там были больше весовые возможности. И во всех этих образцах нашли всего лишь 2-3 минерала, которые не похожи на земные. В частности, один из них был назван "армаколит". Это в честь трех первых космонавтов, по первым буквам их фамилий – Армстронг, Олдрин, Коллинз. Правда, Коллинз не был на Луне, он был на орбите и руководил всей экспедицией. А Армстронг с Олдрином в это время находились на поверхности.
Поэтому по большому счету Луна состоит из тех же горных пород, которые находятся и на Земле. Покажите следующую иллюстрацию, пожалуйста. Геохимики могут, конечно, все, что я скажу, детализировать. И называть составы, изотопные отличия и прочее. Я думаю, мы сейчас на этом не будем останавливаться. А в целом можно, наверное, три крупных класса выделить.
Это породы, которые составляют светлые области, называемые материками. Породы, которые составляют темные области, называемые морями. И переходные породы. Здесь представлены два видимых полушария, то есть обращенные к Земле, и обратные полушария. И представлена карта распределения железа в поверхностном слое. Более красные области – это то, что обогащено железом, ржавчина. Конечно, это абсолютно условные цвета. Но поскольку ржавчина и железо как-то ассоциируются, то здесь красные цвета соответствуют большему количеству железа, а противоположные, синие, – меньшему количеству железа. Железо – это один из элементов, которые входят в состав лунных пород.
Лунные моря составлены из базальтов. Базальты находятся и на Земле. Лунные материки составлены из анортозитов, они также есть на Земле. А промежуточные породы – это так называемые нориты или крип-породы (крип – это англоязычное сокращение – редкоземельные элементы, то есть породы, которые обогащены редкоземельными элементами).
Кстати, очень интересно, почему эти области были названы морями и материками. Для меня, например, это остается загадкой, хотя и несколько из другой области. Впервые такое название дали современники Галилея, которые в первые телескопы увидели на Луне темные области. И почему-то они темные области назвали морями, а светлые – материками. Причем Галилей мог уже в телескоп видеть, что это не так, а его предшественники думали, что моря это и есть моря, вода. И когда были получены первые глобальные снимки Земли из космоса, то оказалось, что действительно земные моря и океаны темнее, у них отражательная способность составляет всего лишь несколько процентов, а отражательная способность земных материков – до 30 процентов. На Луне то же самое. Моря отражают несколько процентов, а материки отражают до 20 процентов. Но на Земле это понятно, свет падает, поглощается водой, рассеивается в воде, и поэтому вода сверху выглядит темной. Но почему тогдашние люди решили, что моря должны быть темнее? Они же никогда не видели Землю со стороны. Александр Гордон: Да, удивительно. В.Ш. Но это так, к слову. Следующий слайд, пожалуйста. А.Г. Здесь бросается в глаза очень неравномерное распределение и железа, и материков, и морей по поверхности Луны. Обратная сторона Луны практически лишена железа, по крайней мере, если судить по этой схеме?В.Ш. Мы через одну картинку еще вернемся к этому.
А здесь показано распределение титана, в той же гамме – где краснее, там больше титана. И, соответственно, это базальты, так называемые ильмениты, то есть базальт, обогащенный титаном.
Теперь об асимметрии двух полушарий. Это можно на следующем слайде продемонстрировать. Но предварительно несколько замечаний. Это объект, не имеющий отношения к Луне, это астероид, один из первых астероидов, который был сфотографирован. Вы видите, что вся его поверхность испещрена кратерами. Даже такие небольшие объекты Солнечной системы все покрыты кратерами. Когда мы получили эти изображения, то еще раз убедились, что одним из основных процессов в формировании поверхности является соударение – падение, соударение, встречи и так далее. Поэтому, когда формировалось первоначальное лицо Луны, оно формировалось за счет тех же кратеров, следов соударения. Так же, как, между прочим, и Земля. Возьмем внешний вид ранней Земли, 500 миллионов лет после того, как сформировалась поверхность и немножко дальше. Вся поверхность будет сплошь покрыта кратерами.
На Луне вы видите два полушария, с левой стороны – обращенное к Земле, и обратное полушарие. Обращенное к Земле покрыто такими круговыми образованиями, а поскольку это топографическая карта, то разные цвета показывают высоты и низины. Более красные – это возвышенности, переход в синюю гамму, это впадины. Первоначально Луна состояла из огромного количества впадин, оставленных в результате ударов тел самых различных размеров, когда на поздней стадии формирования Солнечной системы более крупные тела "вычерпывали", как говорят, более мелкие тела. То есть в своем вращении они сталкивались с более мелкими телами и вбирали их в себя через удар. Удар оставлял впадину.
По прошествии примерно полутора миллионов лет после того, как сформировалась Луна как сфера и возникли эти впадины, под влиянием давления началась внутренняя деятельность на Луне. Здесь разные схемы предлагаются, пока еще не до конца проработанные, но так или иначе, они все упоминают наличие радиоактивных элементов, то есть начался радиоактивный разогрев, который породил жидкую внутреннюю лаву.
Луна тогда вращалась довольно быстро по сравнению с настоящим временем, она не была ориентирована так, как сейчас. Но поскольку она все-таки вращалась вокруг Земли и все время испытывала гравитационное притяжение Земли, то это не могло не сказаться на распределении недр. Скажем, как в яйце, внутри более плотный желток, окруженный менее плотным белком. И если его вращать, кстати говоря, тут можно вспомнить, как в быту определяют сырое яйцо или вареное – его вращают.
В тот момент Луна была, скажем так, сырым яйцом. И ядро тянулось к Земле. Причем все это происходило в динамике, на фоне того, что Луна остывала, то есть породы становились более вязкими, а потом и более твердыми. Это привело к тому, что верхняя кора застыла, естественно, прежде всего, потому что тепло отдавалось сразу в открытый космос – не передавалось по механизму теплопередачи внутрь, а сразу уходило в открытый космос. Это привело к тому, что кора на одном полушарии стала тоньше, на другом – толще. На видимом полушарии в конце концов кора образовалась толщиной где-то 60 километров, а на обратном полушарии – 100 километров.
И в то же время существовали жидкие лавы в мантии. А тяжелое ядро тянулось к Земле. Это все привело к тому, что, во-первых, Луна затормозилась, и период ее вращения вокруг своей оси стал равен периоду вращения вокруг Земли. То есть к Земле все время обращалось одно и то же полушарие. Такой постоянный вектор тяготения к Земле привел к тому, что лавы стали выходить на поверхность и вскрывать кору на том полушарии, что обращено к Земле. И поэтому мы сейчас видим, что к Земле обращено полушарие, покрытое темными областями, морями. А на обратной стороне вы видите большой овал. Это самый большой – по крайней мере, из известных на сегодняшний день в Солнечной системе – кратер или кольцевое образование. Его диаметр – около 3 тысяч километров. С учетом того, что диаметр Луны около 3400 километров, то радиус этого ударного образования сравним с размерами самой Луны. И тут еще одна загадка...А.Г. Что же это за тело такое было и почему оно не разрушило Луну...В.Ш. Баллистики, те, кто занимается ударными процессами, умеют это рассчитывать. И они рассчитали, что это тело могло быть примерно 200 километров в диаметре. То есть, возможно, это был один из последних спутников, который вместе с Луной вращался вокруг Земли. Луна его схватила, поймала (поскольку была по массе больше, естественно, что и поле тяготения было больше), естественно, что они пересеклись.
Тут, может быть, даже более удивительно то, что Луна осталась цела от такого удара. Наверное, Луна в тот момент была еще достаточно вязкой, то есть достаточно упругой и поэтому не раскололась.
Но, так или иначе, это образование до сих пор не имеет собственного названия. И называется по двум крайним точкам – "Южный полюс-Эйткен". Эйткен – это один из сравнительно небольших кратеров на севере этого образования. Но сделаю еще одну небольшую присказку по ходу дела.
Одной из моих общественных обязанностей является председательство в международной комиссии по наименованиям образований на Луне в Международном астрономическом союзе. И до сих пор в этой комиссии ведутся споры, которые не приводят к консенсусу. Потому что на Луне образования, как правило, называются (это было принято еще со времен Галилея, потом традиция так и осталась) именами выдающихся ученых, исследователей – начиная с самого Галилея. И чтобы что ли соблюсти субординацию так повелось (может, это естественно для людей), что чем более велик ученый, тем больше кратер на Луне. А поскольку это самый большой кратер, то встает вопрос: если называть его именем какой-то личности, персонифицировать, то нужно выбрать самую великую личность. И здесь очень разные мнения, поэтому кратер до сих пор остается безымянным.
Но вернемся к морям и материкам. На этом слайде мы видим темные базальты на видимой стороне Луны и практически полное отсутствие таких морей на обратной стороне Луны. В верхней части обратной стороны Луны, в северном полушарии слева можно видеть небольшое лунное образование, носящее название Море Москвы. Это след наших первых успехов в космосе, поскольку первые фотографии обратной стороны Луны были сделаны советской станцией. Авторы открытий обладают приоритетом, и, соответственно, единственное, по сути дела, море на обратной стороне Луны было названо Море Москвы.
Далее вы видите на видимом полушарии разливы лавы. Они имеют или кольцевую, круговую форму, – когда лава заполняла какое-то ударное образование до пределов, до краев. Или форму более неправильную, когда лава переливалась через край, заполняла соседние низины.
Таким путем шло формирование большинства тел земной группы. Мы не берем сейчас планеты-гиганты, газовые, ледяные тела – там несколько другая история. А планеты и спутники земной группы состоят, как я уже сказал, из тех же, в основном, горных пород, что и Земля. Это кремний, в основном, и включения железа, титана, магния, которые разделяют основные породы базальта, анортозитов и крип-породы. Так же шло формирование и других тел, например, того же Меркурия, о чем мы уже упоминали.
Следующий, пожалуйста, слайд. Это типичный вид Луны, кратерные формы в более крупном масштабе. А следующий слайд – это типичный вид поверхности Меркурия. Вы видите, что это тоже поверхность, изрытая кратерами. Практически полная аналогия того, что на Луне – таким же путем шла и Земля до известной степени. Но Луна остановилась на этом этапе в силу того, что масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. Соответственно, ее энергетические способности, способности к вулканизму ограничиваются меньшим давлением на недра и так далее. Луна остановилась на этом этапе, а Земля пошла дальше. То, что мы сейчас видим на Земле, это уже последующие этапы развития. А на Луне самые глобальные видоизменения, когда низины стали заполняться лавами, произошли где-то 2-3 миллиарда лет тому назад. Самые древние лавы, которые находятся на Луне, имеют возраст 2 с небольшим миллиарда лет, это довольно молодые для Луны породы. То есть по своему формированию это самые молодые на Луне породы, а все остальное более древнее. А.Г. А на каком этапе своего существования Луна стала спутником Земли?В.Ш. По сегодняшним гипотезам Луна стала спутником с самого начала.
Следующий слайд, пожалуйста. Я уже говорил, что этот кратер – самый большой на Луне и в Солнечной Системе. Исследования этого объекта до сих пор очень актуальны. Скажем, если посмотреть, о чем пишут исследователи Луны, то где-то примерно 30 процентов всех работ, выходящих о Луне, касаются исследования вот этого объекта – "Южный полюс-Эйткен".
Он интересен многим еще, кроме того, что он большой. У него странное внутреннее строение. О внутреннем строении говорить сложно, к сожалению, Луну бурили только на 2 метра – это прямые сведения. Все остальное получается косвенными путями.
Прежде всего, о внутреннем строении можно судить по структуре гравитационного поля. Еще в 60-х, начале 70-х годов было обнаружено следующее. Если мы обратимся к видимой стороне, здесь красным оттенком изображены области с напряженным гравитационным полем. То есть под морями находятся какие-то избытки масс, проявляющихся через структуру гравитационного поля. Они так и были названы "массконами", от "масс-концентрейшн", то есть концентрации масс под этими круговыми морями.
А если мы перейдем к обратной стороне и посмотрим на этот самый большой кратер, то увидим, что там не положительная аномалия, а наоборот отрицательная. Голубым цветом показано, что там напряженность гравитационного поля даже меньше, чем над материками. Вот такая странность. Но как я уже говорил, мощность взрыва зависит от скорости, массы и состава тела, если падала комета, то из-за ее рыхлости даже огромные ее размеры не приведут к сильному взрыву. А если падал чистый камень...
Здесь художник изобразил тот вид, который мы могли бы наблюдать, скажем, с Земли, когда образовывался этот бассейн (иногда такие круговые области называют бассейнами) – "Южный полюс-Эйткен".
Но от этой картинки мы можем перейти, собственно, к образованию Луны. Раньше существовало несколько гипотез. Скажем, одна из распространенных в прошлом гипотез была та, что Луна формировалась вместе с Землей из того же самого солнечного газопылевого облака, только возникло 2 центра – большой и маленький. И так постепенно путем аккреции росла Земля, росла Луна. Но поскольку Луна была более массивной, Луна стала спутником.
Но когда появилась возможность исследовать состав горных пород и более подробно говорить о Луне, то получилось, что здесь есть некая неувязка. Потому что, если бы Земля и Луна росли из одного и того же материала, они должны были повторять друг друга – не по размерам, а по характеристикам. Между тем, даже не внедряясь в глубь Луны, можно сказать, что у них разное внутреннее строение. Средняя плотность Земли – 5 с лишним единиц, то есть грамм на сантиметр в кубе. Аналогичная средняя плотность всего шара Луны – всего лишь 3,3 единицы. То есть налицо большая разница. Естественно, можно предположить, прежде всего, что причина этой разницы в том, что в Земле, как мы знаем, есть железное металлическое ядро, довольно массивное, а на Луне такого ядра нет. Тогда вопрос: а почему же так получилось? И гипотеза того, что они образовывались одновременно и посредством одного и того же механизма, упиралась в этот непреодолимый вопрос – почему так?
Существовали и другие гипотезы, я сейчас не буду их упоминать. Коротко говоря, где-то лет 20 тому назад возникла гипотеза ударного происхождения Луны. Следующий кадр показывает компьютерную модель того, как это могло произойти. Там 1, 2, 3 и так далее последовательности предполагают, что была ранняя Земля, которая уже прошла процесс дифференциации, то есть образовалось тяжелое металлическое ядро, тяжелые элементы опустились к центру, а легкие составляли верхние оболочки Земли.
И в этот момент тело размером примерно с Марс по касательной ударило в Землю, и произошел как бы срез верхних слоев. Дальше это вещество рассеялось вокруг Земли, образовалось что-то вроде кольца, которое есть вокруг Сатурна, например. Возможно, потом в этом кольце образовывались отдельные сгустки. И в результате, конечно, через довольно длительный промежуток времени возникла Луна. Такая модель, такой механизм объясняет разницу в строении этих двух тел. Потому что Луна образовалась не точно из тех же материалов, что и Земля, а только из материалов верхних слоев Земли, то есть материалов, обедненных тяжелыми элементами, что мы и наблюдаем на Луне.
Но это, конечно, гипотеза. Ее можно признавать или не признавать. Есть и противники у нее. Но одним из путей ее доказательства было бы обнаружение лунного ядра.
И вот одно из последних открытий в отношении Луны. Последний по времени лунный спутник, который вращался вокруг Луны, произвел ряд исследований. Были исследования гравитационные, были исследования магнитометрические. И когда и то, и другое вместе сопоставили, то оказалось, что можно определить радиус ядра – конечно, с какой-то точностью. Эти определения приводят к тому, что диаметр лунного ядра составляет где-то от 400 до 200 километров, то есть это очень маленькое ядро. А масса его еще меньше. Если земное ядро составляет где-то 30 процентов от массы Земли, то масса лунного ядра составляет всего лишь десятые доли процента или несколько процентов общей массы Луны. Тут тоже есть разброс по понятным причинам, это еще предварительные результаты. Но, во всяком случае, принципиально можно считать, что эта схема близка к истине, то есть у Луны оказалось очень маленькое ядро, маленькое и по размерам, и по массе.
Таково одно из последних достижений в исследованиях Луны. Хотя многие специалисты, в том числе и наши отечественные, считают, что более точным методом была бы выброска на лунную поверхность серии пенитраторов, которые имели бы сейсмометры, образовали сейсмометрическую сеть, и по прохождению волн через центр Луны (если в такое перекрестье этих сейсмометров поставить лунное ядро) можно было бы более точно рассчитать параметры лунного ядра, соответственно, ответить более точно на вопрос о происхождении Луны. А.Г. А волны откуда будут браться? Ведь естественной вулканической деятельности на Луне сейчас нет?В.Ш. Да, но не забывайте о том, что падающие на Луну тела продолжают ее бомбардировать. Они, конечно, не такие большие, чтобы образовать такой бассейн, как "Южный полюс-Эйткен", но, тем не менее, все-таки кратеры размером, скажем, в несколько километров на Луне появляются. А более мелкие появляются, конечно, еще более часто – это одно. А второе вот что. Когда американцы на своих "Аполлонах" поставили первые сейсмометры, они увидели, что на Луне сейсмосигнал длится очень долго. Где-то там упал метеорит, скажем, волна прошла. И она долго очень не затихает. То есть Луна как бы звенит. Это происходит за счет того, во-первых, что в ней мало вязкого вещества, где бы тухли волны. Во-вторых, считают, что ее трещины проходят очень глубоко. И когда происходит волна, блоки друг о друга стучат, и они как бы передают друг другу эти волны...А.Г. Резонансная система получается.В.Ш. Точно, получается многорезонансная система. Поэтому недостатка в сейсмических волнах на Луне нет. Вопрос в том, как их исследовать. Но пока нет таких планов. Вернее, планы у ученых есть ...А.Г. Нет денег.В.Ш. Нет, денег, да. Ну и последнее из того, что я хотел бы сказать о загадках и странностях Луны.
Это обнаружение лунных льдов, лунных полярных льдов. Следующий слайд, пожалуйста. Этот кадр очень интересен. Вы видите одного из астронавтов экипажа "Аполлона", который бродит по Луне, а вокруг него – облако. Понятно, что газит скафандр, газят все системы. На Луне очень высокий вакуум. Он, конечно, немножко плотнее, чем вакуум открытого космоса. Почему? Потому что какая-то доля газа все-таки присутствует. Упал метеорит, скажем, – это высокотемпературный взрыв, образуется газопылевое ударное облако, то есть газ присутствует. Иногда появляются какие-то следы внутренней дегазации, но это тоже до конца не установлено. Но это все очень мало отличается от вакуума открытого космоса. И поэтому, когда искусственный объект начинает газить, вы видите искусственную атмосферу вокруг человека на Луне.
И возникает тогда вопрос, откуда же на Луне, на которой нет атмосферы, и, естественно, нет воды, появляются льды? Следующий слайд, пожалуйста. А между тем это довольно определенно было обнаружено. Здесь мы видим монтаж из снимков самого Южного полюса. Я хочу напомнить, что у Луны есть такая особенность, что лунный экватор по своему положению в пространстве практически совпадает с плоскостью эклиптики. То есть с плоскостью, в которой Земля вместе с Луной обращается вокруг Солнца. И солнечные лучи на экваторе практически падают на лунную поверхность. Соответственно, на полюсах они идут по касательной – полтора градуса есть наклон, это очень незначительно. Поэтому любая ямка на полюсе становится постоянно затененной, там существует постоянная тень, что и видно на этом снимке. Правда, у Луны есть 18-летний с лишним период, когда ось Луны немножко колеблется, на это надо делать поправку, но если глубокая яма, то она уже абсолютно точно находится в тени.
Там, где области заштрихованы синим, это так называемые холодные ловушки, то есть они постоянно затененные. Было поставлено два эксперимента. Один эксперимент на американском спутнике "Клементина", другой эксперимент на спутнике "Лунар проспектор". Оба эксперимента показали, что в этих ловушках, где постоянная температура может быть даже меньше, чем 40 кельвинов или 90 кельвинов, но все равно, это очень низкая температура – там могут собираться, концентрироваться водяные пары. И даже водород оттуда не диссипирует, поскольку там очень низкая температура, а у него тепловое движение атомов слишком маленькое.
Дальше вопрос: откуда на Луне возникли водяные пары, пусть даже в очень маленьком количестве? Здесь загадка в загадке. Как в известной китайской головоломке – шарик в шарике. Вы видите типичный кратер, а слева абсолютно для Луны нетипичное образование, которое имеет какие-то диффузные формы, не связанные с лунными, не связанные с движением лав, ударами и прочим. Они были названы английским словом "swirls" – "клубы дыма", например, клубы дыма из трубки и тому подобное. Я в том числе принимал участие своими работами в развитие той гипотезы, что эти следы – это следы, оставленные газовой оболочкой комет, контактами комет.
Я, когда студентам читаю лекцию, предлагаю им подсчитать, что будет, если на Луну упадет комета "Хэйл-Бопп" – вот она перед вами. Она, как вы помните, недавно, несколько лет назад, посетила окрестности Земли, не саму Землю, к счастью...А.Г. Не дай Бог.В.Ш. ...А только ее окрестности. Она отличается тем, что у нее очень большое ядро – от 40 до 80 километров. А у обычной кометы, кометы Галлея, всем известной, всего несколько километров.
И вот если такая комета упадет на Луну, в результате взрыва у Луны образуется какая-то короткоживущая атмосфера, которая, конечно, быстро рассеется под влиянием солнечных лучей. И даже те газы, которые осядут на лунную поверхность на ночной стороне, когда начнется день, сразу рассеются. Но те газы, которые попадут в холодные ловушки, где 90 кельвинов, вот им уже некуда будет деться, они уже остаются. По всей видимости, так и образовались лунные льды. Следующий, пожалуйста.
С учетом того, что на лунной поверхности мы видим эти "свирлс", можно обратить внимание еще на один момент. Мы видели образование, которое носит название "Рейнер-гамма" и находится на видимой стороне, его наблюдали еще в телескоп. А на обратной стороне мы только недавно увидели другую группу образований: витки, завихрения и прочее. Структурно они имеют такие же формы, такие же формы, как и та. И очень велика вероятность, по крайней мере, по моему мнению, что это именно кометы и были. А.Г. Какова вероятность Луны встретиться с кометой за время своей жизни?В.Ш. Вы знаете, это очень острый вопрос. Потому что Луна в качестве мишени очень невелика. В нее очень сложно попасть. Даже когда наши первые ракеты пытались в нее попасть, как вы помните, первая прошла мимо, не удалось не промахнуться. Тем менее вероятно случайное попадание. Но здесь мы имеем два фактора.
Во-первых, длительность – большие периоды, и во-вторых (я сейчас не могу подробно останавливаться на определениях), время жизни этих образований – всего лишь 10 миллионов лет. Мы можем взять сведения из другой области, скажем, кривую, которую строили палеонтологи – кривую массовых вымираний на земной поверхности. Учтем и то, что эти массовые вымирания, их стратиграфические слои несут в себе следы космических пришельцев, например, повышенное содержание иридия и тому подобного. То есть эти массовые вымирания довольно широко принято...А.Г. Соотносить...В.Ш. Да, соотносить с падение комет. Так вот, последний пик вымираний на этой кривой, это тоже 10 миллионов лет. И есть такое понятие, как "кометный ливень". То есть у нас не просто периодически появляются кометы, а из окрестностей Солнечной системы в массированном порядке к центру устремляется повышенное количество комет. В период такого кометного ливня ситуация меняется. Тогда маленькая Луна может оказаться мишенью, в которую могут попасть кометы.
Ну, и может быть, что все эти образования, возраст которых 10 миллионов лет, образованы одной кометой. Просто она подошла к Луне, развалилась, как, например, комета Шумейкер-Лебедь-9 при подходе к Юпитеру, и эти отдельные осколки каким-то образом распределились по лунной поверхности. Но то, что другим путем лунные льды не могли образоваться – это, по-моему, очевидно. А.Г. Да, у меня была еще тысяча вопросов, которые связаны с существованием системы Земля – Луна. Но это, видимо, уже другая тема и для другой передачи.
Max_Evil
Луна - единственный естественный спутник Земли, находится от нее на расстоянии 384,4 тыс. км. Наклон орбиты к плоскости эклиптики 5°8',7. Масса Луны составляет 0,0123 массы Земли или 7,6.1022кг. Диаметр Луны чуть больше четверти земного (0,273) или 3 476 км. Луна - это большой спутник, 5-ое место среди известных естественных спутников в Солнечной системе. Луна - единственный естественный спутник Солнечной системы, который притягивается Солнцем сильнее (в 2 раза!), чем “своей” планетой. Если быть точными, то, скорее, Земля искажает путь Луны вокруг Солнца, чем наоборот. Ускорение силы тяжести на поверхности 1, 62 м/с2. Светит отраженным солнечным светом, визуальное сферическое альбедо 0, 067.
Уже при беглом взгляде на спутники планет Солнечной Системы становится ясно, что их легко можно разделить на две группы. Семь из них можно назвать “гигантскими лунами”. Их диаметры заключены в пределах 3000-6000 км, т.е. по величине эти спутники сравнимы с планетой Меркурий. Все остальные спутники, напротив, совсем крошечные - обычно меньше 1000 км в поперечнике. Диаметры многих из них составляют всего несколько десятков километров. Астрономы иногда даже называют их “летающими горами”. Интересно заметить, что шесть из семи “гигантских лун” принадлежат трем крупнейшим планетам: Юпитеру, Сатурну и Нептуну. Эти три планеты настолько громадны, что по сравнению с ними даже самые большие их спутники кажутся крошечными. Характерно, что массы этих шести лун обычно меньше 0,001 массы планеты, вокруг которой они обращаются. Седьмая “гигантская луна” обращается вокруг Земли, которая принадлежит к числу самых малых планет в Солнечной системе. Поэтому Земля и ее спутник - Луна - не очень сильно отличаются по размеру и массе. Действительно, Земля только в 81 раз массивнее Луны. Это необычное явление, так как большинство других спутников в Солнечной системе является просто карликами по сравнению с их родительскими планетами. Земля и Луна вполне сравнимы по своим размерам. Поэтому Землю и ее спутник, строго говоря, можно назвать двойной планетой.
Из статьи В.В. Шевченко “Наша уникальная Солнечная система”:
Радиометрический возраст наиболее древнего вещества Солнечной системы, из которого состоят падающие на Землю метеориты, достигает в среднем 4,6 млрд. лет. Примерно тот же возраст имеют и наиболее древние породы Луны, доставленные на Землю космическими аппаратами и экспедициями. Естественный спутник нашей планеты по массе в 80 раз меньше центрального тела.
Спутники планет Солнечной системы имеют разную природу образующего их вещества. За исключением нашей Луны, средняя плотность которой 3,34 г/см3, и спутников Юпитера Ио и Европа (плотность которых 3,57 и 2,97 г/см3, соответственно), большинство спутников планет-гигантов состоят изо льда с различными по массе примесями силикатных пород и характеризуются плотностью 1 - 2 г/см3. Резким исключением выглядят и спутники Марса, массы и размеры которых более соответствуют астероидам, чем типичным спутникам больших планет. Возможно, Фобос и Деймос были захвачены Марсом из пояса астероидов.
Химический состав тел Солнечной системы. Вещество, из которых сложены тела Солнечной системы, можно условно разделить на три группы. Во-первых, это горные породы, состоящие из различных минералов, которые нам хорошо известны на Земле. Современные знания позволяют прогнозировать характер глубинных пород, из которых состоят земные недра. Анализ доступного в настоящее время внеземного вещества показал его общее подобие веществу земному по химическому и минералогическому составу. Основными минералообразующими элементами во всех случаях являются кремний, железо, алюминий, магний и титан в окисленном состоянии, то есть при значительном включении кислорода в химические соединения. Средняя температура плавления этих материалов достигает около 2000 К. Условно эту группу можно назвать “земным веществом”.
Углерод, азот, кислород и в меньшем количестве водород, входящий в некоторые химические соединения, составляют распространенную группу планетных летучих веществ. В виде газов эти элементы образуют атмосферы отдельных планет или крупных спутников. Но чаще летучие компоненты вещества Солнечной системы существуют при температурах ниже 273 К в твердом состоянии, то есть в виде льда. Поэтому эту группу назовем условно “льдами”.
Наконец, такие газы, как водород и гелий, наиболее обильно встречающиеся на Солнце, с небольшими примесями неона, аргона и некоторых других элементов отнесем к группе “солнечного вещества”. Температура кипения подобной смеси составляет около 15 К.
В химическом составе основных тел Солнечной системы и Луны “земное вещество” составляет 99% и более, оно образует планеты земного типа, астероиды и отдельные спутники. Большая часть спутников, относящихся к системам планет-гигантов состоят в основном из “льдов” (группа 2) с некоторой примесью “земного вещества”. Те же составляющие, но в другой пропорции, характерны для комет. Юпитер и Сатурн в основном состоят из “солнечного вещества” (группа 3), с примесями “льдов” и “земного вещества”.
Ранние стадии развития планет. Для первых сотен миллионов лет в истории Солнечной системы решающим фактором формирования планет и спутников была астероидная и кометная бомбардировка. Достаточно сказать, что современное “лежачее” положение Урана, ось вращения которого наклонена к эклиптике на 980, по-видимому, является результатом столкновения с достаточно крупным телом.
В этот период на Земле и других планетах земного типа формировалась первичная кора. В настоящее время на нашей планете не сохранилось каких-либо следов той эпохи. Вместе с тем, на малых телах, в том числе и на Луне, остановившихся на ранних стадиях своего развития, можно обнаружить хорошо отождествляемые признаки первичной коры.
Если говорить о возрасте и продолжительности в млрд. лет глобальных вулканических и тектонических процессов на поверхности Луны и планет земной группы, характеризующих историю эволюции этих тел, то для Земли и Луны временные границы эпох определены по измеренным значениям возраста образцов пород, относящихся к соответствующим периодам. Возраст соответствующих формаций на Марсе определен по кратерной статистике. При этом рассматривались только глобальные образования. Такие отдельные формы рельефа, как, например, гора Олимп имеют более молодой возраст - несколько сотен миллионов лет. Шкала абсолютного возраста для планетарных формаций на Меркурии получена также по кратерной статистике в предположении соответствия метеоритного потока на поверхность Меркурия и на поверхность Луны в аналогичные геологические эпохи.
Следы наиболее ранних процессов планетной эволюции, протекавших более 4,0 млрд. лет назад, проявляются в древних формах рельефа на Меркурии, Луне и Марсе. По современным представлениям механизм переноса тепла в недрах Луны, Меркурия и Марса в основном происходил в виде конвекции. Наглядным примером является многофазное формирование лунной коры, при котором более поздние слои выплавлялись из мантии в виде глобальных лавовых потоков, перекрывая уже существовавшие формы рельефа. При весьма близком внешнем сходстве Луны и Меркурия (сильно кратерированная поверхность, лавовые поля и т.п.), должно существовать принципиальное отличие в глобальных процессах, поскольку установлено, что по внутреннему строению Меркурий отличается от Луны огромным ядром. Радиус ядра Меркурия составляет около 75% от радиуса планеты, что соответствует 42% объема (у Луны ядро занимает только 4% объема). В сочетании с высокой средней плотностью Меркурия (5,3 г/см3) это отличие пока ждет своего объяснения.
Процессы глобальной эндогенной (внутренней) активности на Меркурии и Луне прекратились на рубеже 3,0 - 2,5 млрд. лет назад, на Марсе они продолжались еще около одного миллиарда лет.
Процессы формирования вторичной планетной коры можно проследить по их следам на Луне, где вторичная кора образовалась в результате плавления пород верхней и средней мантии. Несмотря на то, что по объему вторичная кора на Луне составляет лишь 1% от общего объема современной лунной коры, эта структура хорошо выражена в глобальных формах рельефа.
Ударные процессы в Солнечной системе. Уникальное образование, относящееся к эпохе завершения процесса дифференциации планетных тел (разделения недр на ядро, мантию и кору), обнаружено на обратной стороне Луны. Речь идет о гигантской многокольцевой впадине (или бассейне) вблизи южного полюса. Диаметр внешнего кольца этой структуры достигает 2500 км, что в 1,4 раза больше лунного радиуса. По данным измерений высот на снимках, полученных автоматическими станциями серии “Зонд” (1968 - 1970 гг.), глубина впадины достигает 10 - 12 км относительно окружающего материка. По результатам лазерной альтиметрии с борта спутника Луны “Клементина” (1994 г.) средняя разница высот между гребнем внешнего вала и дном этой многокольцевой структуры превышает 13 км.
Внутри кольца уместились такие довольно крупные образования более позднего происхождения как кратеры Аполлон (диаметр 491 км), Шредингер (320 км), Планк (355 км) и даже небольшое Море Мечты. Судя по количеству мелких кратеров на единицу площади внутри впадины, время его образования относится к раннему периоду лунной истории. Оценки этого возраста сходятся на периоде между 4,3 и 3,9 миллиарда лет.
Спектрозональные изображения, полученные на основе снимков, сделанных космическими аппаратами “Галилео” и “Клементина”, обнаружили внутри впадины область мафических (темных) глубинных пород диаметром около 1400 км. Поверхностные породы в этой области выделяются аномально низким для материковых районов значением отношения отражательной способности на 0,41мкм и 0,76мкм.
Обращает на себя внимание тот факт, что с этой депрессией совпадает протяженная отрицательная аномалия силы тяжести. Последнее обстоятельство крайне необычно, поскольку круговые депрессии на поверхности видимого полушария Луны, заполненные мафическими породами (круговые моря), наоборот совпадают с областями, имеющими крупные положительные гравитационные аномалии. Область гигантской депрессии окружена кольцом пород, имеющих иные спектральные характеристики. По фотометрическим измерениям на снимках серии “Зонд” эта область характеризуется большей зрелостью грунта, т.е. высокой степенью переработки покровного вещества в результате микрометеоритной бомбардировки. Зрелость лунного грунта тесно коррелирует с его экспозиционным возрастом (временем пребывания лунного вещества в самом верхнем слое, открытым воздействию окружающего космического пространства). Возможно, рассматриваемая область соответствует выходу на поверхность слоя пород, располагавшегося между глубинным мафическим материалом и верхним слоем полевошпатового материала типичных лунных материков.
Обобщая все известные теперь сведения об одном из самых крупных и самых древних образований Луны, можно предположить, что мы видим след гигантского столкновения молодой Луны с довольно крупным телом. Событие столь грандиозного масштаба должно было в буквальном смысле слова потрясти весь лунный шар: ведь размеры оставшейся после удара впадины превышают лунный радиус. Даже если глубина такого кратера составляла существенно меньше одной десятой его диаметра, удар должен был проникнуть до границы коры и мантии. В этом случае объяснимо появление внутри впадины значительного количества мафических пород, составляющих верхнюю мантию Луны, и обнажение вышележащих слоев литосферы.
Вызывает удивление и другое – “запас прочности” молодой Луны, благополучно пережившей этот почти смертельный удар и сумевшей уцелеть, не развалившись на множество осколков. Подобные следы гигантских ударов (меньших масштабов) были обнаружены и на поверхности некоторых спутников планет-гигантов. Разнообразные исследования наиболее близкого к Земле небесного тела подтвердили существование следа древнейшей катастрофы на поверхности нашей соседки - Луны. Оценки энергии взрыва, необходимой для образования столь крупной ударной структуры, показывают, что упавшее космическое тело могло достигать в поперечнике около 200 км.
Некоторое время назад была высказана и получила широкое распространение интересная гипотеза об ударном происхождении самой Луны, когда тело величиной с Марс косым ударом вырвало “кусок” Земли, раздробившийся на множество осколков, из которых путем последующей аккреции и возник единственный, необычно крупный спутник нашей планеты. Возможно, что бассейн в южной части обратной стороны Луны появился, когда один из последних осколков-спутников Земли перестал существовать, столкнувшись с Луной.
Лед на Луне? Безводная среда Луны является фактом достаточно очевидным и подтверждаемым не только косвенными, но и прямыми исследованиями, включая лабораторный анализ многих образцов лунного вещества, доставленных на Землю. В то же время, радиолокационные измерения, проведенные в апреле 1994 г. с борта аппарата “Клементина”, находившегося на окололунной орбите, показали, что в постоянно затененной области на южном полюсе Луны присутствует поверхностный материал, радиолокационные характеристики которого соответствуют параметрам льда. Площадь области с необычными свойствами составляет 6361 км2. Результаты этих исследований стали научной сенсацией.
Сохранение льда в лунных условиях можно объяснить только тем, что исследованная область располагается в зоне постоянного затенения, где температура поверхности не может быть выше 90К. Но откуда первоначально появился лед на безводной, лишенной атмосферы Луне? Одним из гипотетических источников может быть дегазация лунных недр. Однако, все сведения о подобных процессах на Луне в основном ограничиваются очень скудными фактами, общими предположениями и догадками. Более реально рассмотреть вариант внешнего, экзогенного происхождения лунного льда.
В различных областях лунного шара можно наблюдать альбедные аномалии, так называемые диффузные структуры, которые абсолютно не выражены в рельефе и оставляют странное впечатление рисунка, образованного окраской самого поверхностного слоя. Странны для Луны и контуры этих структур. На поверхности тела, никогда не имевшего заметной газовой оболочки, остались яркие следы в виде петель, завитков и т.п. Не случайно в английском языке для обозначения диффузных образований был принят термин “swirls”, что значит “завихрения”, “клубы дыма”.
Среди разных моделей происхождения подобных альбедных аномалий наиболее убедительной кажется версия контакта лунной поверхности с газопылевой комой пролетающих или падающих на Луну комет. В результате такого контакта происходит уплотнение верхнего слоя лунного грунта, что приводит к увеличению его отражательной способности. В этом случае причудливый рисунок на лунной поверхности могут оставить неоднородности в плотных областях комы и выбросы газовых струй из ядра (джеты). По-видимому, в большинстве случаев кометы, столкнувшиеся с Луной, первоначально пролетают вблизи Земли, что приводит к разрушению их ядер на множество фрагментов. Тогда на лунную поверхность падает не монолитное тело (пусть даже малой плотности), а только облако мелких осколков, окруженное газовой оболочкой. Чтобы уплотнить лунный поверхностный слой в достаточной степени для образования альбедной аномалии с достаточно крупными размерами, падающая комета должна иметь соответствующие размеры ядра и комы и соответствующую скорость соударения. Решая обратную задачу, по характеристикам конкретной диффузной структуры оценивают параметры упавшего кометного тела. Попытаемся оценить реальную массу льда, снега или инея, которая в виде распавшейся кометы падает на лунную поверхность.
Наиболее близко к южному полюсу расположена упомянутая выше диффузная структура в Море Мечты, общая площадь которой достигает 50155 км2. Для того, чтобы возникла подобная альбедная аномалия, падающая комета должна была бы иметь размеры ядра около 200 км и скорость падения около 40 - 50 км/с, при скорости газо-пылевой эмиссии из ядра, равной 4,5х10-5 г/см2с, и первоначальной плотности ядра 0,6 г/см3. Эти реальные для кометных тел параметры были определены в процессе исследования кометы Галлея космическими аппаратами “Вега” и “Джотто”. Несмотря на то, что размеры ядра кометы Галлея существенно меньше (примерно 14 х 7,5 х 7,5 км), для моделирования общих процессов, происходящих в кометах, можно воспользоваться приведенными выше значениями.
Даже если размеры ядра гипотетической кометы будут вдвое меньше, на лунную поверхность обрушится 3,15х1020 г кометного вещества, в котором доля льда, по-видимому, составит 2,5х1020 г (80%). Энергия взрыва, соответствующая кинетической энергии падающего тела, будет равна приблизительно 1033 эрг. Этой энергии достаточно, чтобы не только полностью испарить вещество кометного ядра, но и разрушить межмолекулярные связи. Вместе с тем, произойдет образование ударно-синтезированных газов, в числе которых будут и водяные пары.
Примем экстремальные условия ударного процесса, когда температура в эпицентре взрыва может достигать, например, 2000 К. Но даже и в этом случае тепловая скорость молекул воды в облаке пара, в который превратится кометный лед, не превысит 1,6 км/с. Эта величина меньше параболической скорости для Луны (2,38 км/с) и почти равна круговой скорости (1,68 км/с). Следовательно, значительная масса возникшего водяного пара будет растекаться по поверхности, обволакивая лунный шар. Возникнет временная лунная атмосфера с возможным давлением до десятых долей бара. Время естественной тепловой диссипации подобной атмосферы может составлять 3 - 4 земных дня на освещенном Солнцем полушарии Луны. Но на темной, ночной стороне Луны (или в затененных местах), где температура поверхности не превышает 100 К, тепловые скорости молекул Н2О упадут до величины около 0,3 - 0,4 км/с, то есть не исключено образование на поверхности слоя водного льда. Конечно, с наступлением лунного дня этот лед полностью испарится. Однако, в постоянно затененных местах ледяной слой не только сохранится, но будет постоянно наращиваться за счет новых падений комет. По различным оценкам на лунную поверхность может осесть от 0,1 до 0,001 массы упавшей кометы, что соответствует примерно миллиметровому слою льда, сохранившегося в постоянно затененных местах.
Исходя из анализа диффузных структур, сохранившихся на лунной поверхности, можно говорить приблизительно о десяти падениях гигантских комет на Луну за последние 10 млн. лет. Но вечно затененная впадина на южном полюсе существует, возможно, около 4 млрд. лет. Поэтому неудивительно, если обнаруженный на южном полюсе ледяной слой может иметь мощность на несколько порядков большую, чем та, что приведена выше.
Из анализа диффузных структур вытекает также вывод о посещении околоземного пространства роем необычных, гигантских комет, двигавшихся с большими скоростями. Большие размеры и высокая скорость характерны для "новых" комет, приходящих с окраин Солнечной системы, например, из Пояса Койпера - сравнительно недавно обнаруженного скопления кометоподобных транснептуновых тел на расстоянии от 30 до 50 а.е. от Солнца. В настоящее время открыто около 30 объектов, размеры которых превышают 100 км. По предварительным оценкам в Поясе Койпера могут находиться 104 – 105 гигантских комет с размерами ядер от 100 до 400 км.
Таким образом, не исключено, что неожиданно найденный лунный лед является веществом загадочных транснептуновых объектов, по странной прихоти совершивших путешествие через всю Солнечную систему.
Если посещение окрестностей Земли гипотетическими транснептуновыми телами пока требует дополнительного подтверждения, то обмен веществом между Луной и Землей, а также между Марсом и Землей является уже свершившимся фактом. Помимо образцов лунных пород, доставленных на Землю с поверхности Луны автоматическими станциями и космическими кораблями, насчитывается 15 фрагментов лунного вещества общей массой 2074 г., попавших на нашу планету естественным путем в виде метеоритов. Лунное происхождение их подтверждается тем, что по структурным, минералогическим, геохимическим и изотопным характеристикам данные метеориты идентичны хорошо изученным в земных лабораториях лунным породам.
Из статьи Ж. Ф. Родионовой “Легко ли достать Луну с неба”:
Наше поколение выросло в удивительное время становления космонавтики и интереснейших открытий в Солнечной системе. Еще учась в старших классах школы мы были горды тем, что наша автоматическая станция “Луна 2” первой достигла лунной поверхности, а “Луна 3” сфотографировала невидимую с Земли сторону Луны в 1959 году. АМС “Зонд-3” в 1965 г. передала на Землю фотографии той части обратной стороны, которая еще не была сфотографирована. Таким образом, у нас впервые появилась возможность создания полной карты Луны. Моя дипломная работа была связана с обработкой снимков, полученных автоматической станцией "Зонд-3" и мне посчастливилось попасть на работу в отдел физики Луны и планет Государственного Астрономического Института им. П.К. Штернберга (ГАИШ).
Какое это было удивительное время - вторая половина шестидесятых годов: участие в подготовке Атласа обратной стороны Луны, в составлении и издании Полной карты Луны масштаба 1:5000000, Фотокарты видимого полушария Луны, крупномасштабной карты экваториальной области Луны, карты сегментов глобуса Луны. Все было впервые. Многие коллективы ученых и картографов под руководством Юрия Наумовича Липского принимали участие в этих работах. За короткий период с 1966 по 1970 г.г. были успешно осуществлены замечательные проекты: первая мягкая посадка на Луну АМС “Луна-9”, посадки станций “Сервейер 1” и “Луна-13” (1966г.), в следующем году - три посадки КА “Сервейер” и завершение фотографирования лунной поверхности КА “Лунар Орбитер” с высоким разрешением, в 1969 г. посадка КК “Аполлон – 11” и “Аполлон – 12” с астронавтами, осуществление доставки лунного грунта АМС “Луна-16” и продолжительное путешествие “Лунохода-1”, доставленного АМС “Луна-17” в 1970 г.
Двенадцать астронавтов побывали на Луне, а последняя АМС “Луна-24” опустилась на ее поверхность в августе 1976 г. Возвращаемый аппарат станции доставил на Землю лунный грунт с двухметровой глубины. И вот уже почти двадцать лет ни один космический аппарат не посещал Луну. Лишь КА “Галилео” и “Клементина” фотографировали ее поверхность. Но интерес ученых к Луне не угас. Разрабатываются многочисленные проекты создания долговременной базы на Луне, которые, по-видимому, будут осуществлены в начале будущего столетия. Немногим удастся побывать в этом удивительном мире, где нет воздуха и воды, а сила тяжести в шесть раз меньше, чем у нас на Земле.
Познакомимся с особенностями строения лунного ландшафта. Темные пятна на лунном шаре особенно хорошо видны в полнолуние. На телескопическом снимке можно рассмотреть эти темные области, представляющие собой лавовые равнины.
В системе наименований деталей рельефа Луны, используемой в настоящее время на картах, сохранились названия лунных гор, аналогичные земным названиям (Альпы, Апеннины, Кавказ и другие), данные польским астрономом Яном Гевелием в 1647 г., и система названий для кратеров и морей, предложенная итальянским астрономом Джованни Риччоли в 1651 г. Кратеры названы в честь ученых, а термин “море” сохранился для обозначения темных пятен, видимых невооруженным глазом, хотя уже давно известно, что на Луне нет воды. По-видимому, в то время полагали, что там есть вода, поскольку водная поверхность при взгляде с высокой горы, выглядит темной. В начале семнадцатого века также считали, что Луна влияет на погоду на Земле, и это отразилось в названиях лунных морей. Темные области, расположенные к западу от центрального меридиана носят названия: Океан Бурь, Море Дождей, Море Влажности, Море Облаков, Залив Росы, Залив Радуги, а к востоку от нулевого меридиана - Море Ясности, Море Спокойствия, Море Изобилия. Предполагалось, что появление Моря Дождей на лунном диске должно было означать наступление дождливой погоды, а появление после новолуния Моря Ясности - окончание дождливого периода.
Впоследствии астрономы, составляя свои карты, добавляли новые названия, заменяли прежние. Чтобы навести порядок в обозначении лунных деталей рельефа Международный астрономический союз в 1935 г. утвердил список наименований, который после детального фотографирования поверхности космическими аппаратами и кораблями был исправлен и существенно дополнен новыми названиями для обозначения деталей рельефа на обратной стороне Луны.
Вы можете отождествить названия темных областей, изображенных на снимке с помощью карты-схемы, на которой очерчены границы морей. Используя обзорные карты, составленные в ГАИШ, мы измерили площади, занятые лавовыми равнинами, ошибочно названными морями. Эти данные приведены в таблице, где наряду с русскими названиями даны общепринятые латинские названия. На большинстве карт, изданных в США и Германии, используют именно латинские названия, а не их переводы. Кстати в некоторых книгах вы можете встретить такие названия, как Море Плодородия вместо принятого на картах Моря Изобилия, или Море Опасностей и даже Море Кораблекрушений вместо Моря Кризисов. Площадь, занимаемая Океаном Бурь, немного меньше, чем площадь Берингова Моря на Земле, а Море Спокойствия имеет такую же площадь, как Черное море.
Рассматривая Луну в телескоп можно видеть, что одни лунные моря выглядят глубокими, а у других края более пологие, однако следует иметь ввиду, что на терминаторе (границе света и тени) рельеф выглядит более контрастным, чем это есть на самом деле из-за длинных теней. Абсолютные высоты деталей рельефа на Луне определяют с помощью фотографий, полученных при максимальных значениях либраций, а также с помощью лазерных высотомеров, установленных на космических аппаратах. В таблице наряду с площадями приведены наши оценки среднего уровня крупных морей, вычисленные относительно центра масс Луны и сферы радиуса 1738 км. Море Дождей, например, глубже, чем Море Влажности, а самое глубокое - Море Смита. Имея эти данные, можно вычислить объёмы впадин морей. Относительную глубину можно определить, измеряя длину отбрасываемой тени. Этот способ был предложен еще Галилеем.
В хороший телескоп на дне морей можно рассмотреть кратеры купола и гряды. На фотографии южной части Океана Бурь, полученной КА “Лунар Орбитер” хорошо видны протяженные гряды и купола вулканического происхождения поперечником 5-7 км и высотой 200-400 м. Крупный кратер на верху снимка - Марий диаметром 43 км.
На фотографии западной части Моря Дождей, полученной КК “Аполлон 15”, отчетливо виден Пик Ла Гир поперечником 35 км и высотой около 1 км. Склоны пика выглядят крутыми на фотографии, а на местности пик будет иметь пологие склоны. Нарисуйте профиль этой горы, отложив в основании его длину, а в середине по вертикали высоту. Соединив крайние точки, вы убедитесь, что углы наклона не превышают 5 градусов. На снимке также выделяются протяженные гряды, окружающие центральную часть моря, и даже можно рассмотреть отдельные потоки лавы.
Уже первые снимки обратной стороны показали, что там нет обширных лавовых равнин - морей. Согласно нашим данным, на видимом полушарии моря занимают площадь 5 937 тыс. кв. км, что составляет 31% площади видимого полушария, а на обратном полушарии лишь 474 тыс. кв. км, то есть менее 3% (площадь всей поверхности Луны - 38 млн. кв. км).
Измерив площади, занятые лавовыми равнинами в пределах каждого десятиградусного широтного пояса, можно построить карту-диаграмму суммарной площади морских образований, по которой легко определить, что в северном полушарии моря занимают вдвое большую площадь, чем в южном. По диаграмме можно определить, какую площадь занимают моря в западном и восточном полушариях. Интересно, что на Меркурии, на Марсе и на Венере лавовые равнины в северном полушарии занимают большую площадь, чем в южном, в то время как на Земле похожее распределение имеют континенты. В "Атласе планет земной группы и их спутников" приведены эти диаграммы.
На обратном полушарии преобладают кратеры и крупные образования. Сначала их называли талассоидами, то есть мореподобными, а в последнее время для них используют термин бассейн. Карта-схема размещения таких бассейнов и морей на всей поверхности Луны позволяет выявить интересную закономерность: большая часть морей и бассейнов (талассоидов) расположены в пределах двух круговых поясов, отмеченных на схеме. Первый пояс, имеющий наклон к экватору +37 градусов, включает следующие образования: Оппенгеймер, Аполлон, Море Восточное, Океан Бурь, Море Дождей, Море Ясности, Озеро Сновидений, Море Кризисов, Море Краевое, Море Смита, Пастер, Ферми, Циолковский, Гагарин, Море Мечты, Лейбниц, Карман и Пуанкаре. Вдоль этого пояса расположены и основные масконы - концентрации масс, скрытых под поверхностью круговых морей, обнаруженные с помощью космических аппаратов в Море Дождей, Море Ясности, Море Кризисов, Море Смита и Море Восточном. Море Восточное - самое молодое многокольцевое образование, получившее свое название по занимаемому им положению на восточном лимбе при наблюдении в телескоп (в астрономической ориентировке), хотя в астронавтической ориентировке оно находится на западном лимбе и с Земли виден только краешек этого моря. Впервые оно полностью было сфотографировано АМС “Зонл-3”. На фотографии Моря Восточного, представляющей фрагмент полутонового оригинала Полной карты Луны, хорошо видны Горы Рук и Кордильеры, окружающие море.
Второй пояс, расположенный перпендикулярно первому, имеет угол наклона -53 градуса и проходит через Биркгоф, Ландау, Лоренц, Жерар, Океан Бурь, Море Влажности, Болото Эпидемий, Море Облаков, Деландр, Море Южное, Гумбольдт, Море Москвы, Кемпбелл, Д`Аламбер. Более того, с помощью глобуса Луны или измерений координат крупных кратеров и бассейнов можно проследить замеченную нами особенность в размещении бассейнов обратного полушария и морей видимого полушария. Одиннадцати образованиям диаметром более 300 км, расположенным на обратной стороне в диаметрально противоположных областях видимой стороны, соответствуют образования морского типа. Другими словами, крупные бассейны обратной стороны являются антиподами морей видимой стороны.
В.Г. Сурдин и В.Ю. Теребиж показали, что такое распределение не отличается от случайного. Интересно, что известный астроном З. Копал предполагал наличие антиподов на Луне. В своей популярной книге “Луна - наш ближайший небесный сосед", изданной у нас в 1963 г, он писал, что поскольку длина окружности лунного шара составляет только 10 921 км, то поверхностные волны, возникшие в результате удара метеорита, должны сойтись из всех направлений в диаметрально противоположных точках...” Мы еще не достаточно хорошо знаем о том, как на самом деле происходило формирование поверхности нашего естественного спутника. И все же думается, что реальная причина такого антиподального распределения крупных образований на Луне должна существовать.
Библиография
Бронштэн В.А. Планеты и их наблюдения. М., 1979
Голдсмит Г., Оуэн Т. Поиски жизни во Вселенной. М., 1983
Жарков В.Н., Трубицин В.П. Физика планетных недр. М., 1980
Кауфман У. Планеты и луны. М., 1982
Ксанфомалити Л.В. Планеты, открытые заново. М., 1978
Ксанфомалити Л.В. Парад планет. М., 1997
Маров М.Я. Планеты Солнечной системы. М., 1986
Спутники планет. М., 1980
Уипл Ф.Л. Семья Cолнца. М., 1984
Шевченко В.В. Современная селенография. М., 1980
Шевченко В.В. Луна и ее наблюдение. М., 1983
Шевченко В.В., Родионова Ж.Ф. Глобус Марса - еще одна планета у вас на столе. М., 1993