Вулканическая деятельность и сейсмоактивность на Луне.
Горные породы, собранные автоматическими станциями и астронавтами во время экспедиций на Луну, по большей части базальтовые.
Можно сделать вывод о вулканическом происхождении части поверхности Луны.
Согласно более поздним гипотезам, вулканическая активность имела место на протяжении всей истории существования Луны. Были найдены образцы грунта, образовавшиеся в результате извержения вулканов 900 миллионов лет назад.
Во время полёта «Аполлона» астронавты доставили на поверхность Луны сейсмографы, которые работали в течение нескольких лет, передавая точные данные
о сейсмической активности нашего спутника. Лунные землетрясения связаны как с внешними, так и с внутренними причинами. Различают поверхностные и глубинные землетрясения. Поверхностные зарождаются в мантии на глубине 50-300 км. Энергия, высвобождаемая во время этих процессов, в миллионы раз меньше, чем при
соответствующих землетрясениях на Земле. Теллурические линии, вероятно, возникают из-за расширения и последующего сжатия всей Луны из-за радиоактивного разогрева ядра и последующего остывания его внешних слоев. Глубинные землетрясения происходят приблизительно в 1000 км от поверхности и носят
циклический характер; они происходят чаще, чем поверхностные, и во время них выделяется значительно меньше энергии. Есть мнение, что глубинные землетрясения обусловлены силами притяжения Земли.
Химический состав горных пород Луны.
Химический анализ образцов горных пород показал, что Луна состоит из элементов, аналогичных земным, но соотношение составляющих разное.
На Луне намного больше тугоплавких, жароустойчивых элементов, таких, как кальций. Но, с другой стороны, значительно меньше летучих, т.е. с низкой температурой испарения, веществ. Это важный момент, его следует учитывать при построении гипотез о происхождении спутника нашей планеты.
Исследования показали, что на Луне встречаются горные породы преимущественно трёх типов: базальтовые, анортозиты и так называемые KREEP. Базальты - это вулканические горные породы темного цвета. KREEP - горные породы этого типа
получили такое название из-за повышенного содержания калия (хим. знак К), редкоземельных элементов (от англ. «Rare Earth Elements, REE») и фосфора (хим. знак «Р»).
Анортозиты встречаются на Земле редко. Это образования светлого цвета, низкой плотности, содержат много кальция. Лунные плоскогорья состоят в основном из анортозитов.
Подробности внутреннего строения Луны. Магнитное поле.
Толщина лунной коры в среднем составляет 60-70 км и варьируется от 0 под Морем Кризисов (Mare Crisium) до 107 км в кратере Королева на обратной стороне Луны. Лунная кора тоньше на обращенной к нам стороне.
Под корой находится мантия и, возможно, маленькое ядро (примерно 700 км диаметром и массой около 2% от массы Луны).
Мантия состоит из более плотных горных пород. О составе глубинных слоёв известно мало. Считается, что в отличии от Земной мантии лунная только частично расплавлена.
Похоже, что в состав ядра не входит железо в расплавленном состоянии. Именно так можно объяснить низкую среднюю плотность (около 3,3 г/см3) по сравнению с Землей (5,5 г/см3), а также отсутствие магнитного поля. Учёные полагают, что раньше магнитное поле Луны было довольно сильным. Об этом свидетельствует тот
факт, что лунные горные породы содержат остаточную намагниченность. Это может являться доказательством наличия сильного магнитного поля в период их образования.
Центр масс Луны сдвинут относительно её геометрического центра примерно на 2 километра по направлению к Земле.
О неравномерном распределении морей на поверхности Луны.
По мнению некоторых специалистов, на такое распределение повлияли особенности коры нашего спутника. Эти специалисты считают, что на «лицевой» стороне Луны кора сравнительно тонкая, поэтому поднимающаяся магма прорывается сквозь неё быстрее и легче, чем на обратной стороне. На обратной стороне всю просочившуюся магму вобрал в себя Бассейн Айткена поперечником 2600 километров. Это самая крупная ударная депрессия во всей Солнечной системе! Селенологи (специалисты по Луне) насчитывают на нашем спутнике более 45 подобных ударных депрессий диаметром свыше 300 километров.
О влиянии Солнца на приливы и отливы.
Всем известно и понятно приливно-отливное действие Луны на воды Мирового океана. Но Луна — не единственное небесное тело, оказывающее влияние на приливы
и отливы. Солнце также играет важную роль в повышении и понижении уровня воды. Во время полнолуния или новолуния достигается максимальная разница между уровнем
воды при приливе и отливе. Влияние Солнца на приливы и отливы достигает своего максимума и становится почти идентично по силе влиянию Луны при расположении
Луны, Земли и Солнца на одной геометрической линии. В этом случае говорят о сизигийных приливах и отливах.
сизигийный прилив
Иначе складывается ситуация, когда Луна и Солнце образуют прямой угол по отношению к Земле (приливы и отливы по квадратуре).
прилив по квадратуре
В этом случае повышение и понижение уровня воды незначительны, влияние Солнца минимальное.
Ещё одна гипотеза происхождения Луны.
Различные фазы предполагаемого отделения Луны от Земли, находящейся ещё в жидком состоянии.
• По последним данным, отделение Луны от Земли могло произойти в результате столкновения с огромным небесным телом.
... Каждое небесное тело замечательно по-своему. Древние греки назвали Луну Селеной. По греческой мифологии, Селена — это богиня, сестра Гелиоса (Солнца), покровительница ведьм и колдунов. Вот такое неприятное и грозное содержание в
слове "Селена". Но людям Луна ничего плохого не несёт. Единственно, в чём её можно "упрекнуть", так это в том, что она ежедневно на берегах океанов Земли
устраивает приливы и отливы. Ничего не поделаешь: таково гравитационное воздействие Луны на поверхность океана, ведь масса Луны огромна. Ещё одна загадка состоит в том, почему Земля имеет такой большой спутник как Луна. Таких крупных спутников не имеет ни одна планета Солнечной системы, включая планеты-гиганты Юпитер и Сатурн.
Долгое время загадкой считался тот факт, что скорость вращения Луны вокруг собственной оси в 27,3 раза меньше, чем скорость вращения Земли, отчего Луна и "смотрит" постоянно на
Землю одной стороной. И сейчас у любого человека этот феномен вызывает вопросы и наводит на размышления. Много гипотез было высказано по этому
поводу, начиная с предположения, что Луну "КТО-ТО специально поставил таким образом" и заканчивая электрической гипотезой торможения собственного вращения
Луны посредством сил от протекающих в недрах Луны мощных электрических токов. Но наиболее разумное и принятое учёными физическое объяснение феномена "остановки"
вращения Луны связано с работой взаимных приливных сил системы "Земля-Луна". Именно приливные силы способствовали замедлению вращения нашего спутника вокруг собственной оси и затем его "синхронизации" с вращением вокруг Земли.
Доказанным является и тот факт, что Луна понемногу, примерно на 3 см. в год, удаляется от Земли. И
виновны в этом опять приливные силы. На первый взгляд это может вызвать недоумение, ведь из физики известно, что для того чтобы перевести объект на более дальнюю орбиту, необходимо затратить энергию. Откуда в данном случае она берётся? Решение этой загадки следующее. Суммарная энергия системы "Земля-Луна"
не меняется. Луна понемногу удаляется от Земли, а Земля, в свою очередь, замедляет своё вращение. На протяжении миллиардов лет Луна существенно удалилась от Земли. Её удаление продлится до тех пор, пока продолжительность суток не сравняется с продолжительностью лунного месяца. В то время Луна удалится от Земли на расстояние примерно вдвое дальше, чем теперь.
Над поверхностью Луны нет ни одной молекулы того газа, который мы называем воздухом. Не будем уточнять, что воздух — это смесь газов. Таким образом, над поверхностью Луны нет никакой среды, никакой погоды, никаких звуков, т.е. почти абсолютный вакуум. Нет в лунных "морях" ни капли воды. Невообразимый контраст с Землёй, поверхность которой на 3/4 покрыта водой, а глубины океанов доходят до десяти и более километров!
А вот в рельефе Луны и Земли небольшое сходство имеется. Конечно, это горы. На Луне есть вершины до 8 тысяч метров, как на Земле. Но на Земле такие вершины покрыты снегом или льдом; на Луне такой красоты не увидишь, к тому же ничего живого вокруг: ни травинки, ни кустика, ни пения птиц. В целом,
Луна отличается очень неровным рельефом. Разница в высоте между нижней точкой Бассейна Айткена и верхней кромкой края Бассейна Королёва (на обратной стороне Луны) составляет более 16 километров! На Земле подобное различие составляет 20 километров.
Лунные затмения
Причину такого явления как затмение Луны люди давно определили. Затмение происходит тогда, когда Земля находится на одной прямой линии между Солнцем и Луной. В этом положении тень Земли закрывает Луну. Тень Земли больше размеров лунного диска, поэтому полное затмение Луны может продолжаться более полутора часов.
Во время лунного затмения Солнце, Земля и Луна находятся на одной линии: Земля бросает тень на Луну.
А вот явление затмения Солнца вызывает Луна, закрывая своим телом солнечный диск. Полное солнечное затмение бывает редко, и наблюдать его можно только на небольшой площади, когда диаметр лунной тени на Земле достигаем 250 км. максимально.
Геометрическое изображение солнечного затмения. Лунный конус тени проецируется в пространстве, затрагивая Землю. На изображении Луна заслоняет Солнце.
О лунном свете
И ещё одно замечание о лунном свете. Правда, это не лунный, а отражённый солнечный свет, но эта игра слов не столь существенна. Так вот, учёные считают, что отражающая способность лунного грунта далеко не зеркальная: Луна отражает на Землю лишь 7%
падающего солнечного света. Возможно, это и к лучшему: ведь наверняка люди были бы недовольны, если бы к солнечному дню добавилась лунная ночь по освещённости сравнимая с днём. Видите, дорогой читатель, как всё рассчитано, сбалансировано в этой системе Земля—Луна. Что касается ночей на Луне, то Земля освещает ночную
поверхность Луны лучше, чем это делает на Земле Луна в полнолуние! Если бы наблюдатель долго мог находиться на Луне, то он увидел бы все четыре фазы Земли, всякий раз восхищаясь красотой нашей родной планеты, тем более, что диск Земли на чёрном лунном небосводе по угловым размерам значительно больше лунного диска, каким мы видим его в полнолуние.
Исследования Луны
Исследования Луны продолжаются. Возможности изучения Луны у современной науки огромны. Одним из главных направлений исследований является поиск воды на Луне. Определённого ответа на
вопрос, есть ли на Луне вода или хотя бы её признаки в свободном или химически связанном состоянии, наука не даёт. Вернее, не давала до последнего времени. Но
вот 13 ноября 2009 года американские исследователи Луны заявили, что они обнаружили некоторое количество воды в лунном кратере Кабео (Кабеус) диаметром
98 км., глубиной 4 км., расположенном примерно в 100 км. от Южного полюса и практически никогда не освещаемом Солнцем. Заявление это не потрясло мир, хотя и
было сделано после проведения грандиозного эксперимента. Речь идёт о всего лишь предполагаемом наличии следов воды в лунной пыли. Пыль эта была поднята
"бомбардировкой" кратера Кабео. Вот как это было сделано. Уникальный эксперимент начался 9 октября 2009 года. По команде с Земли американская автоматическая
межпланетная станция (АМС) LCROSS (Lunar Crater Observation and Sending Satellite) — спутник для наблюдения и детектирования лунных
кратеров с околоземной орбиты была направлена к Луне, в кратер Кабео. На дно кратера сначала упала отработавшая ступень ракеты Атлас-V
массой 2200 кг., а через 3-4 минуты туда же упала АМС LCROSS массой 891 кг. Перед тем как врезаться в грунт кратера, АМС прошла через облако
пыли, поднятое упавшей ступенью ракеты Атлас-V. За эти считанные секунды приборы, установленные на АМС LCROSS,
успели произвести необходимые замеры для определения химического состава и других свойств частичек пыли. Предполагается, что пыль была поднята не только со
дна кратера, но и из глубины грунта порядка нескольких десятков метров. Исследователи считают, что им всё-таки удалось обнаружить некоторое количество воды в этой пыли.
АМС «LCROSS» и «Центавр» — ступень ракеты «Атлас-V». 9 октября 2009 года эти две «бомбы» были сброшены на поверхность Луны, в кратер Кабео. Иллюстрация NASA.
Поиски воды на Луне продолжаются. Например, американская АМС Lunar Reconnaissance Orbiter - лунный орбитальный разведчик, на котором
наряду с другими приборами установлен российский нейтронный детектор, предназначенный для поиска замерзшей воды, 20 июня 2009 года в районе Южного полюса обнаружила водород. А это уже признак того, что там можно ожидать наличие воды в химически связанном состоянии.
Гипотезы возникновения Луны
Космическая коллизия. Согласно одной из широко распространенных гипотез, Луна могла образоваться из части Земли в результате столкновения с огромным небесным телом типа Марса.
При изучении сложных проблем всегда возникает много гипотез. Немало гипотез, иногда просто фантастических предположений относится к происхождению Луны.
✦ По одной из них, Луна первоначально была частью Земли, но потом оторвалась от
Земли, оставив на ней глубокую впадину на месте нынешнего Тихого океана. Какие причины, какие силы могли оторвать от Земли такой кусок как Луна? Одни астрономы воздерживаются от ответа
на этот вопрос, другие находят разные объяснения. Например, по предположению американских астрономов Хартмана и Дэвиса, когда-то, примерно четыре миллиарда
лет назад, какое-то огромное космическое тело, никак не меньше Марса, столкнулось на большой скорости с Землёй. А дальше всё просто: неизвестное
космическое тело разбилось на мелкие куски, и от Земли тоже полетели осколки и пыль... Из этих осколков, которые начали вращаться вокруг Земли, и
сформировалась за эти четыре миллиарда лет наша спутница Луна. Заодно авторы гипотезы объяснили и такой факт: на Земле, т.е. в её коре много железа (Fe),
а на Луне его почти нет, потому и магнитного поля нет. Почему? Оказывается, всё просто: при ударе гипотетического космического тела о Землю железо из ядра этого
тела растеклось по Земле и осталось в её коре, а Луне железа почти не досталось. Огромная тепловая энергия, высвободившаяся при столкновении Земли с крупным
космическим телом (это тело даже получило название протопланеты Тейя), привела также к сильному разогреву и выпариванию легкоплавких веществ в формируемой
Луне, что и объясняет их меньшую относительную концентрацию на Луне по сравнению с Землёй.
✦ Ещё одна гипотеза: Луна, как одинокая планета, блуждая по бесконечному космосу, приблизилась к Земле, была захвачена полем её тяготения и стала спутником Земли. В этой гипотезе всё довольно просто. Гипотеза о «захвате» маловероятна с точки зрения динамики. Небесное тело, подобное Луне, проходя недалеко от Земли, вряд ли было бы захвачено, оно могло бы просто изменить свою траекторию.
✦ Согласно ещё одному сценарию, Луна возникла в одно время с Землёй и "росла" вместе с ней. Луна сформировалась из различных веществ и обломков, которые находились на орбите рядом с Землей. С помощью этой гипотезы нельзя объяснить разницу в химическом составе двух небесных тел. Если принять её, два тела должны иметь и очень сходное строение.
✦ И, наконец, ещё одна, самая экзотическая и явно фантастическая гипотеза, а именно: Луна — это гигантский искусственный спутник Земли, который очень давно из дальнего космоса прислала к Земле какая-то высокоразвитая цивилизация и оставила его на околоземной орбите для будущих поколений людей, которые смогут когда-то осмыслить это событие и извлечь из него пользу.
Эта фантазия рождена не больным воображением, а явилась итогом размышлений над одним, на первый взгляд, вполне научным фактом. Фантазия авторов этой сверхгипотезы разыгралась после следующего события. Сейсмограф, оставленный на Луне первыми американскими астронавтами, зафиксировал слишком большую
длительность (несколько часов) колебаний поверхности Луны после падения на неё отделяющихся ступеней ракет "Аполлон-12" и "Сатурн-5". Так долго вибрировать
поверхность может только в том случае, если упавшие предметы ударились ...о пустой шар. От первых робких, но достаточно обоснованных предположений, фантазия некоторых советских исследователей разыгралась настолько, что их мысленному взору Луна явилась в виде огромного стального шара со стенкой толщиной около 20
км., пустого внутри и обмазанного снаружи тонким, "всего" в несколько километров слоем грунта, который мы и наблюдаем по сей день. Но внутри шара не просто пустота, там располагаются различные сооружения со всей необходимой для жизни и
работы инфраструктурой (см. "Поиски внеземной жизни" на нашем сайте).
Известно, что фантазия, как и Вселенная, границ не имеет. Поэтому мы ограничимся этими гипотезами.
История эволюции Луны
Предлагаем читателям "Знания-сила" посмотреть мультипликацию НАСА, иллюстрирующую историю эволюции
Луны, формирования её рельефа под воздействием бомбардировок крупных и мелких астероидов. Само начальное формирование Луны, к сожалению, не показано, что даёт право на существование многих, в том числе изложенных нами выше, гипотез и моделей происхождения Луны.
История эволюции Луны
Планы освоения Луны
А в заключение нужно сказать о планах, которые в наши дни пока выглядят фантастическими, но которые могут стать
в недалёком будущем вполне реальными. Человечество не ограничится теми знаниями о Луне, которые оно накопило к первому десятилетию XXI века. От этапа изучения люди неизбежно перейдут к этапу освоения Луны.
На Луне сила тяготения в шесть раз меньше, чем на Земле. Поэтому в умах учёных и в программах мощных компьютеров уже существуют планы
создания на Луне научных станций, стартовых комплексов и полигонов. Для запуска гигантских ракет на другие планеты Солнечной системы и в более отдалённый космос. Для обслуживания таких стартовых комплексов планируется строительство
обитаемых станций, лабораторий и даже небольших поселений с необходимой системой жизнеобеспечения. Было бы роковой ошибкой, если бы в этих планах предусматривалось размещение на Луне ядерных ракет не только в научных, но и в военных целях.
Человечество будет искать на Луне полезные ископаемые в виде газа, нефти, различных руд и металлов. Уже существуют научные факты о том, что
лунный реголит, длительное время находящийся под мощным облучением солнечного ветра без защиты атмосферы, содержит огромные запасы изотопа гелия-3 (ценный
изотоп образовался в результате длительной бомбардировки ионами водорода лунного реголита), являющегося источником термоядерной энергии будущего (см. статью на
нашем сайте "Лунный Гелий-3").
Это тем более важно, что на Земле запасы ископаемых в недалёком будущем будут сведены к нулю. Ключевой проблемой остаётся поиск воды, ибо доставка воды с Земли на Луну в необходимых количествах стала бы крайне сложной, а, может быть, и неразрешимой задачей. Исследователи мечтают об открытии (или создании) таких процессов, которые привели бы к появлению на Луне атмосферы, пригодной для жизни.
Некоторые организации и отдельные люди, не имеющие никакого отношения к науке вообще и к науке о Луне в частности, торопятся получить участки лунной поверхности в личную собственность ... Более того, они уже продают такие участки всем желающим. По хорошей цене, разумеется... Что можно сказать о действиях таких людей? Только одно: это извращения, порождённые господством на Земле капитализма, строя очень далёкого от совершенства как в экономическом, так и особенно в моральном отношении.
А Луна будет изучаться и дальше, пока не начнётся её освоение в интересах Человека и во имя Человека.
