Луна как место для поиска следов эволюции земной жизни

Либрации

Также существует физическая либрация, обусловленная колебанием спутника вокруг положения равновесия в связи со смещением центра тяжести ядра, а также в связи с действием приливных сил со стороны Земли. Эта физическая либрация имеет величину 0,02° по долготе с периодом 1 год и 0,04° по широте с периодом 6 лет.

Рельеф и поверхность

До 1959 года, когда впервые была сфотографирована обратная сторона Луны, селенография занималась только видимой стороной. Поскольку основные детали поверхности Луны можно разглядеть невооружённым взглядом, составление её карт началось очень давно, а после изобретения в XVII веке телескопа селенография вышла на новый уровень. В 1651 году итальянский астроном Джованни Риччоли присвоил многим деталям поверхности Луны названия, немало из которых используются поныне.

С Земли на Луне можно увидеть различные селенологические образования — моря, кратеры, горы и горные цепи, разломы, трещины.

Морями на Луне называются тёмные области, которые являются относительно ровными участками, покрытыми застывшей лавой. В противоположность им, «материки» — это светлые области, усеянные множеством кратеров. Моря подразделяются на собственно моря, океаны, озёра, заливы и болота. На видимой стороне находится намного больше морей, чем на обратной (21 море, один океан и 16 озёр против 2 морей и 3 озёр) и сами моря большего размера. Возможно из-за такой разницы Луна и повернута к Земле одной стороной[2].

Лунные кратеры — в подавляющем большинстве следы от ударов метеоритов. Большинство кратеров названо по имени выдающихся исследователей, таких как Тихо Браге, Коперник и Птолемей. Кратеров на видимой стороне Луны меньше, чем на обратной, но всё равно весьма много — 300 000 кратеров диаметром больше километра и 234 кратера диаметром больше 100 км[3]. На этой стороне расположен второй по размеру (после бассейна Южный полюс — Эйткен) лунный кратер — бассейн Моря Дождей диаметром 1200—1300 км[4][5].

На материках Луны есть горные хребты, расположенные главным образом вдоль «побережий» морей. Лунные горные хребты называются по именам земных: Апеннины, Кавказ, Альпы, Алтай.

По данным, полученным со спутников, обе стороны Луны имеют гравитационные аномалии, но если на обратной стороне хаотично разбросаны как положительные, так и отрицательные аномалии, то на видимой части имеются преимущественно крупные положительные аномалии (масконы)[6]. Они расположены в пределах нескольких морей и создаются плотной морской лавой, а также поднятием плотных пород мантии под ударными бассейнами, в которых лежат эти моря.

Согласно некоторым исследованиям, лавовый покров морей на видимой стороны Луны значительно старше, чем на обратной, разница в возрасте может доходить до полумиллиарда лет[7].

Кислородный «дождь» на Луне

Ионы кислорода из атмосферы Земли время от времени достигают лунной поверхности.

Как известно, на Луне отсутствует атмосфера, вернее, она настолько разрежённая, что можно уверенно считать, что её там нет. А раз нет атмосферы, то не может быть и никаких атмосферных осадков, если, конечно, не считать за осадки падения астероидов, следы от которых богато усеивают лунную поверхность. Однако исследователи из Японии выяснили, что при определённых условиях на Луне может идти настоящий «дождик», только не простой, а из ионизированных атомов кислорода. Ну и где же кислородные лужи, спросите вы?

Полная луна, как ее видят в южном полушарии (Фото: PsJeremy / Flickr.com.)

Японский исследовательский аппарат Кагуя, выведенный в 2007 году на орбиту Луны. (Фото: JAXA.)

Земной кислород попадает на Луну в те моменты, когда она находится в определённой зоне магнитосферы Земли. (Фото: Osaka Univ. / NASA.)

‹

›

Они есть, правда, искать их нужно совсем не в Море Дождей и даже не в Море Влажности, а прямо в лунном грунте, или реголите, на глубине порядка десятка нанометров. Хотя стоит сказать, что зарегистрировать кислородный «дождь» удалось вовсе не на поверхности, а с исследовательского аппарата «Кагуя» (SELENE), который почти два года провёл на орбите Луны. И хотя сам аппарат уже почти восемь лет как упал на лунную твердь, исследователи продолжают изучать полученные им данные и делать интересные открытия.

Среди прочего оборудования на борту «Кагуи» были анализаторы заряженных частиц, которые позволяли детектировать ионы химических элементов в окололунном пространстве – если мимо аппарата полетал какой-нибудь заряженный атом, то можно было определить, что это за атом и какая у него энергия. Работы у прибора было немало, поскольку космос хоть и кажется на первый взгляд пустым, на самом деле насыщен различными частицами.

Больше всего частиц дает Солнце – это так называемый солнечный ветер, состоящий из электронов, протонов, ядер атома гелия (альфа-частиц) и других элементов. Опасность солнечного ветра не только в том, что он несет вредные для живых существ частицы, но и в том, что он способен попросту сдуть с планеты её атмосферу. Тут Земле определённо повезло – её от потери атмосферы защищает собственное магнитное поле, отклоняющее солнечный ветер, не давая превратить нашу планету в безжизненную пустыню, как, например, случилось с Марсом.

Однако вернёмся к Луне и к японскому аппарату, вращавшемуся по её орбите. Анализаторы «Кагуи» смогли определить состав заряженных частиц, и среди них оказались ионизированные атомы кислорода. Однако аппарат не мог установить, откуда они прилетели: от Солнца, с Земли или с самой Луны. И именно эту задачу недавно решили исследователи из Японии. Они сопоставили сигнал, полученный от приборов, с пространственным положением Солнца, Луны, Земли и собственно самого исследовательского аппарата. В результате выяснилось, что в те моменты, когда Земля закрывала собой Луну от солнечного ветра, «Кагуя» фиксировал сигнал от ионов кислорода; кроме того, их изотопный состав указывал на их земное, а не солнечное происхождение – так удалось разобраться в аномалиях изотопного состава кислорода из образцов исследованного ранее лунного грунта. Полностью результаты исследований опубликованы в журнале Nature Astronomy

.

Таким образом, исследователи сделали вывод, что атомы кислорода из атмосферы Земли способны достигать поверхности Луны, если та попадает в определённую зону земной магнитосферы. Стоит ли нам бояться, что Луна когда-нибудь отберёт весь наш земной кислород? Очевидный ответ – нет, раз уж за всё время нашей с Луной «совместной жизни» атмосфера с Земли никуда не делась.

Но интересно оценить сам масштаб «утечки». Условия, которые благоприятствуют «путешествию» кислорода с Земли на Луну, держаться всего лишь несколько дней в месяц. За это время каждую секунду на квадратный сантиметр поверхности Луны попадает 26 000 атомов кислорода. Если перевести на вес, то получится, что Луна каждый год «крадёт» у Земли порядка 400 кг кислорода, что вполне сопоставимо с тем, сколько кислорода за тот же период потребляет один человек.

По материалам Phys.org.

Положение на земном небе

Из-за того, что традиционные телескопы показывали перевёрнутое изображение, лунные карты также создавали перевёрнутыми. При этом восточным называли край лунного диска, ближний к точке восхода Луны на небе Земли (левый в Северном полушарии, но на перевёрнутой карте — правый), а западным — край, ближний к точке захода Луны (правый в Северном полушарии, но на перевёрнутой карте — левый). В 1961 году Международный астрономический союз принял соглашение о смене сторон восток—запад с вышеуказанной системы на аналогичную географической (см. Селенографические координаты). Таким образом, в северных широтах Земли восток видимой стороны (Море Изобилия) виден справа, её запад (Океан Бурь) — слева, север — вверху, — внизу.

Точная ориентация Луны на небе зависит от географической широты земного наблюдателя и от восхождения Луны:

• В Арктике Луна видна на небе её северным полюсом кверху, то есть как на современной карте;
• В умеренных северных широтах (Европа, часть Азии, Северная Америка…) Луна встаёт северо-восточным краем (Море Кризисов) кверху, видна как на карте в момент кульминации, и садится северо-западным краем (Море Дождей) кверху;
• В экваториальных широтах Луна встаёт восточным краем (Море Изобилия) кверху, а садится западным краем (Океан Бурь) кверху;
• В умеренных южных широтах Луна встаёт юго-восточным краем (Море Нектара) кверху, видна южным полюсом кверху в момент кульминации, и садится юго-западным краем (Море Влажности) кверху;
• В Антарктике Луна видна на небе её южным полюсом кверху, то есть перевёрнуто относительно вида на современной карте.

Южный полюс Луны оказался огромнейшей пустыней

Американские планетологи изучили дно крупного кратера Шаклтон на южном полюсе Луны при помощи инструментов автоматической станции LRO и не обнаружили там запасов воды, на существование которой указывали данные с земных телескопов и космических зондов.

Считается, что на Луне сложились условия, препятствующие накоплению и сохранению больших запасов воды. Отсутствие атмосферы и слабое притяжение делает невозможным существование молекул Н2О в виде жидкости или пара, а лед на открытой поверхности будет постепенно испаряться под действием солнечного ветра. Тем не менее, вода на Луне все же существует — в 2009 году индийский зонд Чандраян обнаружил воду в южном полушарии спутника Земли, а в 2012 году зонд LRO обнаружил иней в кратерах на северном полюсе.

Группа астрофизиков под руководством Марии Зубер (Maria Zuber) из Массачусетского технологического института (США) проверила, присутствует ли вода в глубоком кратере Шаклтон на южном полюсе Луны, изучив данные, полученные альтиметром LOLA на борту аппарата LRO, передают «РИА-Новости».

Как отмечают планетологи, глубина и приполярное положение этого кратера делают его одним из наиболее вероятных кандидатов на роль лунного «ледохранилища». Тем не менее, неоднократные попытки обнаружить воду при помощи земных телескопов и космических зондов завершились неудачно из-за противоречащих друг другу данных, полученных разными приборами.

Зубер и ее коллеги использовали данные LOLA для составления подробнейшей топографической карты дна кратера и его стенок. Астрофизики изучили структуру Шаклтона и использовали новые данные для вычисления возраста отдельных частей кратера и проверки того, есть ли на его дне лед или другие формы воды.

По расчетам ученых, дно и кромка кратера образовались достаточно давно, примерно 3,6 миллиарда лет назад. С другой стороны, стенки кратера гораздо моложе других частей Шаклтона — их возраст составляет 1,4 миллиарда лет. Это связано с тем, что часть материи на склонах постепенно сползла вниз, на дно кратера.

Затем ученые попытались проверить, есть ли на дне кратера вода, сравнив альбедо — отражательную способность — кромки, стенок и дна кратера, измеренные LOLA во время составления топографической карты Шаклтона. Считается, что залежи льда или других форм воды должны обладать высоким альбедо, примерно в два раза большим, чем у реголита — породы лунного грунта.

Сравнение альбедо различных частей кратера показало, что на его поверхности может находиться смесь из льда и пород толщиной в несколько микрометров. По расчетам Зубер и ее коллег, доля воды в этой корочке не будет превышать 22%. Эти выводы подтверждаются данными с другого прибора — радара Mini-RF на борту зонда LRO.

Примечания

1. «Общий курс астрономии». авт. Э. В. Кононович и В. И. Мороз УРСС, М. 2001 г, стр. 119.
2. ↑ 12
   Статья «Луна» в энциклопедии «Кругосвет»
3. Chu A., Paech W., Weigand M.
   Craters // The Cambridge Photographic Moon Atlas. — Cambridge University Press, 2012. — P. 18. — ISBN 9781107019737. — DOI:10.1017/CBO9781139095709.036.
4. Wood C. A.
   Impact Basin Database. lpod.org (14 августа 2004). Проверено 30 января 2020. Архивировано 7 августа 2014 года.
5. Neumann G. A., Zuber M. T., Wieczorek M. A. et al. (2015). «Lunar impact basins revealed by Gravity Recovery and Interior Laboratory measurements». Science Advances1
   (9). DOI:10.1126/sciadv.1500852. (Supplements)
6. Темная сторона Луны / Science-блог / Архив / Блоги / Newslab.Ru
7. Новости: Невидимая сторона Луны моложе видимой