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.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33