Главная страница >  Цитатник 

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.

ЧТО ЖЕ МЫ ЗНАЕМ О ЛУНЕ?

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

С каких стартовых позиций начинается новый рывок в лунных исследованиях, что мы считаем известным и понятным в природе и развитии Луны?

Средняя плотность Луны предполагает отсутствие значительного железного ядра, что резко отличает строение Луны и Земли.

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.

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.

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.

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.

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/см 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.


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:
1.1. ПРЕДЫСТОРИЯ ВОПРОСА.
Аэродинамика.
НЕМНОГО О СЕБЕ.
Лайка — первый космонавт планеты.
ПОПОВИЧ Павел Романович.
Первые изыскания в области космонавтики.
Автобиография Макса Валье.
БЛИЖАЙШИЕ ЗАДАЧИ В КОСМОСЕ.
Walter Schirra.


Главная страница >  Цитатник