Десять новостей с Луны

В 2009 году на Луну стартовали космические зонды LR0 и LCR0SS. Они сделали несколько важных и интересных находок: кратер глубиной 80 м-самое холодное из всех мест в Солнечной системе, температура которых когда-либо измерялась космическими аппаратами; советский луноход и следы ног Нила Армстронга.

С того момента, как человек ступил на Луну, прошло почти 40 лет. Трудно сказать, когда мы вернемся на нее снова, но Луна хранит еще так много нераскрытых тайн, что естественным желанием ученых стало создание постоянной базы на спутнике Земли.

Планы создания постоянной базы на Луне разрабатывались NASA еще до того, как Барак Обама стал президен­том. И вот 19 июня 2009 года к Луне был отправлен лунный орбитальный зонд LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter). Также был запущен второй аппарат для наблюдения и зондирования лунных кратеров LCROSS (Lunar Crater Observation and Sensing Satellite). Зонд-камикадзе должен был упасть на поверхность Луны в районе южного полюса в кратер, в который не проникают солнечные лучи и температура которого может опускаться ниже температурного минимума, известного на Плутоне (-230 °С).

Предполагается, что из-за столь низких температур в кратере может накапливаться лед.

Сначала на поверхность Луны упала последняя ступень ракеты «Атлас». LCROSS пролетел сквозь взметнувшееся облако пыли и пара и выполнил нужные измерения и анализы. Затем он ударился о поверхность Луны, и сформировалось еще одно облако пыли и пара, которое было исследовано с помощью бортовых спектрометров LRO. Потребовалось больше года, чтобы проанализировать данные измерений, но, судя по полученным результатам, Луна устроена намного сложнее, чем ожидалось: от 5 до 10% паров составляли пары воды. Кроме того,  здесь обнаружены аммиак, метан, этилен, цианид, углекислый газ, а также пары металлов — натрия, цинка, серебра и золота.

Девиз миссии LRO — «Исследования для освоения и освоение для исследований». Задача орбитального разведчика состояла в поиске мест для безопасной посадки на Луну, а в идеале и разбивке на ней обитаемых баз.

Чтобы люди смогли обосноваться на Луне, им нужно приземлиться, найти кислород, воду, источники энергии и организовать защиту от космических излучений. В частности, такая база должна располагаться на ровной поверхности для обеспечения свободного доступа к окружающему ландшафту, то есть возле базы не должно быть крупных валунов, глубоких низин и крутых склонов.

После падения LCROSS LRO приступил к своей главной миссии: картированию лунной поверхности, анализу ее минерального состава, а также изучению рельефа. Большие надежды возлагались на главную оптическую камеру с большим разрешением, которая позволила найти оставшиеся на Луне обломки «Аполлонов». Мы полу­чили также массу другой важной информации о Луне.

1. «Аполлон» встряхнул Луну

Полет «Аполлона-13» на Луну в 1970 году более всего запомнился спасательной операцией, благодаря которой три астронавта (Ловелл, Хейз и Суайгерт) смогли вернуться на Землю. На третий день полета взорвался кислородный баллон и вышли из строя две из трех батарей топливных элементов, обеспечивающих энергоснабжение отсека экипажа командного модуля. Высадка стала невозможной, жизнь людей оказалась под угрозой.

Последняя ступень ракеты «Апол­лон-13» должна была выйти на траекторию столкновения с Луной. Целью эксперимента было создание и регистрация сейсмических волн. Падение 15-тонной ступени со скоростью 2,5 км/с можно сравнить со взрывом приблизительно 10 тонн тротила. От удара Луна загудела, как колокол, и сейсмические колебания продолжались четыре часа.

Для сравнения: на Земле фиксация взрывов и землетрясений на расстоянии сотен километров от эпицентра длится не более минуты на скальных грунтах и не более 10 минут на осадочной толще. Повторный анализ колебаний показал, что Луна имеет очень толстую кору и скальную ман­тию под ней. Еще глубже находится железосодержащее ядро, которое, вероятно, состоит из твердой внутренней части и наружного жидкого слоя. Кратер, образовавшийся при падении на Луну последней ступени ракеты «Аполлон-13»

2. Найден советский луноход

LRO обнаружил советский «Луноход-1», стартовавший в 1970 году и пропавший в 1971-м. Это один из двух советских аппаратов, отправленных на Луну одновременно с «Аполлонами». И те и другие были оснащены лазерными отражателями, которые использовались для точного определения расстояний.

Многие годы зеркала аппаратов «Аполлон-11», -14, -15 и «Лунохода-2» позволяли ученым вести наблюдения за Луной. Зеркало «Лунохода-1»оказалось в гораздо лучшем состоянии, чем у его преемника. Эта находка имела большое научное значение, так как теперь, сравнивая данные измерений, полученных со всех пяти зеркал, можно было следить за перемещением центра Луны.

3. Три козырные карты

Астрономы собрали достаточно информации, чтобы изучить структуру и геоло­гическую историю Луны. Орбитальный зонд LRO подготовил три карты, которые — каждая по-своему — представляют геологию Луны. На них изображен один и тот же участок поверхности Луны вокруг большого кратера Тихо. Особенностью данной области является то, что одна ее часть расположена на видимой стороне Луны, а вторая — на обратной. Первая карта показывает поверхность Луны в грубом приближении. Неровности здесь измеряются в метрах, и видно, где находятся скальные массивы. Объект в середине — это кратер Тихо, самая крупная неоднородность на представленной территории.

Карта среднего масштаба показывает лунные склоны, то есть уклоны на местности. Очевидно, что большие лавовые равнины — море Облаков (к северу от кратера Тихо) и море Дождей (еще дальше на север) — достаточно плоские. Последняя карта — карта высот, на которой очень темная область, уходящая далеко на юг, — это большой бассейн Эйткена, глубина которого в некоторых местах достигает 13 км; возможно, это самая низкая область на Луне.

4. Разломы указывают на тектоническую активность

Наличие извилистых разломов в ландшафте доказывает, что Луна геологически активна и до сих пор сжимается. На рисунке представлена часть долины Таурус- Литтроу, где в 1972 году садился модуль «Аполлон-17». Темная зона в передней части светлого горного массива обозначает линию разлома, который, по мнению геологов, образовался в течение послед­него миллиарда лет, а то и в последние несколько сотен миллионов лет, так что по сравнению с Луной (4,5 млрд лет) они очень молодые. Предполагается, что радиус Луны уменьшился на 100 м.

5. Ядро как у Земли

Как и Земля, Луна имеет твердое внутреннее ядро, окруженное жидкой внешней оболочкой. Как и у Земли, оно предположительно состоит из металлов, таких как железо и никель. Его удалось обнаружить благодаря, во-первых, сейсмическим измерениям, выполненным после падения ступени «Аполлона-13», и, во-вторых, измерениям, вы­полненным с помощью лазерных отражателей американских и советских лунных миссий. Отражатели обеспечивают измерение движений лунной поверхности с точностью до сантиме­тра. И наилучшим объяснением этих движений является наличие жидкого ядра.

6. Мостик через лаву

На обратной стороне Луны орбитальный зонд обнаружил природный мост через ча­стично разрушенный лавовый канал. Сравнивая изображения, полученные при раз­ном освещении, удалось оценить его габариты: глубина — от 6 до 12 м, ширина — от 7 до 9 м, длина-20 м.

На Земле такие мосты образуются под влиянием ветра и других погодных явлений. Но поскольку на Луне нет атмосферы, можно предположить, что мост образовался вместе с находящимся поблизости кратером Кинга при мощном ударе, распла­вившем огромную скальную массу с образованием толстого и тяжелого слоя лавы, под тяжестью которой основной ландшафт деформировался и постепенно покрылся коркой. Под этой коркой бежали потоки лавы, а когда они стекли, осталась полая лавовая трубка, которая частично разрушилась, оставив затвердевшую кору в виде моста.

«Аполлон-17» сел на Луну в местности, имеющей разломы, которые явно указывают на активность — планеты.

7. Свидетели катаклизмов

Древние лунные горы почти всюду имеют округлые фор­мы и разрушены. Связано это с тем, что они очень старые, им 3-4 млрд лет. LRO передал четкое изображение (спра­ва) горного хребта на обратной стороне Луны около боль­шого кратера Вертрегта. Горы могли сформироваться за несколько часов из-за сильного удара, при котором миллиарды тонн вещества выбрасывались из недр и падали на поверхность. Они совсем не похожи на складчатые горы на Земле, возникшие при столкновении тектонических плит. Для образования земной горной цепи нужны миллионы лет. Но разрушаются земные горы намного скоротечнее лунных. Альпам и Гималаям менее 100 млн лет, они быстро стареют, потому что их постоянно подта­чивают погода, ветер и влага. А на Луне разрушение идет чрезвычайно медленно. Оно обусловлено влиянием резких температурных скачков и воздействием космической пыли в течение миллиардов лет. Хотя лунные горы — это просто нагромождения обломков, образовавшихся при ударах космических тел, в геологическом отношении они представляют большой интерес, потому что они в 30-40 раз старше гор на Земле и, следовательно, образовались во времена младенчества нашей Солнечной системы.

8. Следы Армстронга

Когда 21 июля 1969 года «Аполлон-11» приближался к Луне, Нил Армстронг столкнулся с неожиданной проблемой: автоматическая программа вела лунный модуль «Орел» (Eagle) на посадку в кратер диаметром около 180 м, заполненный камнями. Бортовой компью­тер работал с перегрузкой, и все время горел аварийный сигнал, но все же Армстронг за 20 секунд ухитрился перелететь кратер и успешно прилунить аппарат в полуавтоматическом режиме, после чего передал свое знаменитое послание: «Говорит база Спокойствия. «Орел» сел».

Сейчас LRO показал нам место посадки и большой Западный кратер, к которому направлялся Арм­стронг. Камера зонда увидела и посадочный модуль, оставшийся на Луне после отлета Армстронга и Олдрина, и лазерный отражатель. Можно разглядеть даже следы, оставленные астронавтами во время двухчасовой прогулки по Луне.

9. Морозилка Солнечной системы

LRO измерил температуру в некоторых кратерах на лунных полюсах, нахо­дящихся в вечной тени. У северного полюса расположен кратер Эрмит, здесь температура опускается до -248 °С, что всего на 25 °С выше абсо­лютного нуля. Это намного ниже температуры на Плутоне. Хотя возможно, что когда космический аппарат New Horizons в 2015 году достигнет Плуто­на, он обнаружит еще более холодные места. Температурный датчик Diviner состоит из двух телескопов. Поступление данных обеспечивается в первую очередь с помощью инфракрасных измерений. Темные полосы на изображении — это области, где температура не измерялась.

10. Лунные пещеры

На Луне есть несколько мест, через которые открывается доступ под ее поверхность. Их обнаружил японский искусственный спутник Луны «Кагуя» (Kaguya), но камеры LRO впервые показывают их крупным планом. Ученые считают, что лавовые каверны, уходящие внутрь Луны, — это разрушенные (возможно, под воздействием метеоритов) лавовые трубки. На снимке изображена са­мая большая из известных на сегодня каверн, пред­положительно глубиной 80-90 м, а диаметром 65 м, На Земле много таких трубок, иногда они образуют лабиринты длиной несколько километров. На Луне в таком месте было бы удобно разместить базу, так как строение лавовых тоннелей защитит и от космического излучения, и от перепадов температур, и от многих других опасностей. На поверхности Луны температура в течение лунного дня (около двух земных недель) может подниматься до +130 °С и выше, а но­чью падать до -170…-180 °С. Но на глубине нескольких метров она колеблется в преде­лах от-30 до -40 °С.