Что скрывается на обратной стороне Луны?
Луна всегда обращена к нам одной стороной. Астрономы называют это «синхронным вращением», но часть людей всегда подозревала, что единственная цель такого необычного танца вокруг Земли — высмеять человеческое неиссякаемое любопытство. Или на той стороне скрывается что-то необычное…. Тот факт, что Луне требуется столько же времени, чтобы сделать полный оборот вокруг Земли, равен вращению вокруг своей оси и составляет 27,3 дня, всегда казался подозрительным. Это будоражило умы людей и многие были убеждены, что спутник скрывает какую-то тайну.
Подозрение было обоснованным, и тогда беспилотная советская миссия Луна-3 получила первые фотографии обратной стороны Луны в 1959 году. Алюминиевый зонд, который пролетел за спутником и увидел так хорошо защищенную от посторонних глаз поверхность Луны, взорвался в 1960 году. Атмосфера Земли вызвала смертельный пожар, когда зонд подлетел к Земле. Но перед смертью Луна-3 отправила 17 из 29 черно-белых фотографий, сделанных ей.
Одна из первых фотографий обратной стороны Луны, полученная советским аппаратом Луна-3
Песочница без детей
Это были размытые изображения, но этого было достаточно, чтобы подтвердить, что скрытая сторона Луны очень отличается от той, которую человечество созерцает на протяжении тысячелетий.
Обратная сторона Луны полна кратеров, скал и является домом для самой высокой точки спутника — кратера Энгельгардта. Имея в высоту 10 786 метров, он на 1 938 метров выше самой высокой точки Земли — величественного Эвереста. Рядом с этой обратной стороной Луны, видимая её половина выглядит как чистый холст, усеянный темными пятнами, которые называют «морями». Первые ученые, которые наблюдали Луну, думали, что это были большие водоемы.
Правда в том, что они представляют собой кратеры, заполненные материалом, отличным от поверхности Луны. В то время как 31,2% площади видимой стороны Луны покрыто морями, только 1% обратной стороны Луны усеяно этим материалом. Кроме того, кора обратной стороны Луны на 15 км толще, чем на видимой, но никто не знает почему.
Море Спокойствия крупным планом
Да, морфология, показанная на советских снимках, напоминает скорее песочницу, чем сад. «Похоже на кучу песка, в которой мои дети играли в течение долгого времени: просто куча песка и ям», — подтвердил американский астронавт Билл Андерс девять лет спустя, когда американская миссия «Аполлон-8» пролетела над обратной стороной Луны. Это был первый раз, когда человек глазами мог наблюдать за этой поверхностью и впервые увидеть рассвет планеты на лунном горизонте. Сцена была ошеломляющей: «Мы прилетели сюда, чтобы исследовать Луну, но увидели такую красоту».
Помимо возможности увидеть Землю из космоса, научное изучение кратеров может помочь нам узнать об истории нашей планеты и ее обитателей. Оно даже может помочь объяснить вымирание динозавров, если взглянуть на работу, опубликованную в январе прошлого года в журнале Science. По данным международной группы из пяти исследователей исследование кратеров Луны позволило им подтвердить, что 290 миллионов лет назад интенсивность столкновения метеоритов с Луной увеличилась в 2,6 раза. Земля должна была также чаще встречаться с этими непрошенными гостями, что могло стать причиной вымирания динозавров около 65 миллионов лет назад.
Изучение лунных кратеров очень актуально, так как на Земле геологические процессы стирают эти следы, но они сохраняются на Луне. Таким образом, обратная сторона Луны – портал для изучения прошлого Земли.
Поверхность, которая хранит историю
Китайский зонд раскрывает новую тайну темной стороны Луны
Дальнейшее изучение обратной стороны Луны было продолжено китайцами. Они отправили 1200-килограммовый посадочный аппарат и 140-килограммовый луноход для изучения скрытых тайн нашего спутника. Это был большой шаг для китайского Национального космического управления и ученых всего мира. Миссия Chang’e-4, которая получила свое название от китайской богини Луны, сумела заставить осторожно прилуниться.
«Дистанционные наблюдения с орбитальных аппаратов показали, что обратная сторона Луны имеет больше ударных кратеров, чем ближняя. Эта дихотомия остается загадкой, и геохимические измерения Chang’e-4 могут дать подсказки для другой геохимии», — говорит астрофизик из Европейского космического агентства и директор Международной целевой группы по исследованию Луны Бернард Фоинг.
Особой целью было изучения кратера Эйткен в Южном полюсе Луны. Он имеет 2500 км в ширину и 12 км в глубину, что делает его самым большим ударным кратером Луны. Другой кратер Фон Кармана расположен в регионе, где китайский ровер начал свою миссию. По словам Фоинга, этот бассейн диаметром 180 км и глубиной 3000 м является важнейшим местом для изучения лунной геохимии, поскольку в нем содержится самая древняя почва, ожидающая того, чтобы кто-нибудь ее изучил.
Камень, обнаруженный китайским луноходом Yutu 2, с видимыми следами работы. Фото: CNSA/CLEP
Для этого существует китайский марсоход: у него есть необходимое оборудование для анализа того, какие химические элементы присутствуют в «реголите» — именно так называется материал, который накапливается на поверхности Луны. Это набор камней и пыли, которые были сформированы в результате воздействия метеоритов в течение миллионов лет. Его глубина варьируется от 4 до 15 метров на видимой стороне Луны. Но к северу от бассейна кратера Фон Кармана толщина достигает уже 40 метров.
Миссия также имеет радар, способный проникать примерно на 100 м ниже поверхности, что позволит не только исследовать глубину реголита, но и наблюдать самые глубокие структуры спутника. Ведь именно здесь могут скрываться самые загадочные тайны Луны. Кора в этом полушарии имеет толщину от 40 до 76 км, что примерно на 15 км больше, чем на Видимой стороне Луны. Никто не знает, почему, но у учёных есть гипотеза:
«Существуют модели, которые описывают, как Луна была покрыта океаном магмы в несколько сотен километров, затвердевание которого было не совсем однородным», — говорит Руис.
Некоторые специалисты утверждают, что в то время Земля также переживала свое огненное образование и, что именно её тепло заставило ближайшую сторону Луны остыть быстрее. И вероятно, что большая толщина коры действовала как щит, который делал извержения менее частыми на обратной стороне Луны, придавая ей характерный внешний вид, заполненный кратерами.
Фотография поверхности кратера Фон Кармана, сделанная луноходом Yutu 2 в феврале 2020 года. Фото: CNSA/CLEP
Астронавты, которые бывали в воздушном пространстве обратной стороны Луны, знают, что они одни в своих путешествиях. В течение часа никто не может видеть или слышать их с Земли. Спутник действует как отличный барьер, который блокирует любое электромагнитное излучение, исходящее с планеты. Электромагнитная тишина возрастом 4,5 миллиарда лет (именно такой возраст Луны) была окончательно нарушена в январе прошлого года в рамках китайской беспилотной миссии Chang’e-4, когда она начала передавать оттуда ценную научную информацию.
Первый сигнал человечества
С тех пор как Pink Floyd выпустили свой концептуальный альбом The Dark Side of the Moon, эта часть спутника была покрыта мраком. Но солнечный свет также освещает её в течение двух недель в месяц, как и видимую сторону. Однако в некотором смысле это темный регион: «Это самое чистое место в Солнечной системе для электромагнитных волн», — объясняет директор Института энергетических технологий в Политехническом университете Каталонии Игнаси Казанова.
Yutu 2 оглядывается назад на посадочный аппарат Chang’e 4 в июле 2019 года. Фото: CNSA/CLEP
Это одна из основных причин, объясняющих, почему никто не послал разведывательный аппарат туда до китайской миссии. Развертывания спутников на лунной орбите будет достаточно для решения проблемы, только у Луны нет орбиты, которая позволила бы сделать это. Миссия Chang’e-4 взяла свой собственный спутник, расположив его на расстоянии 65 000 км от лунных транспортных средств. Устройство отвечает за переадресацию сообщений, которые идут с Земли на ровер, а с него на Голубую планету.
Антенна диаметром 4,2 метра — это решение проблемы, которая может открыть дверь на новый этап исследования космоса. Радиоастрономия, которая использует электромагнитные волны для описания астрономических явлений, имеет жестокого врага в виде атмосферы Земли. Ионосфера — один из ее слоев, препятствует тому, чтобы определенные частоты достигали Земли . и также позволили отправить сигнал в космос. Таким образом, с Земли можно использовать всего несколько радиотелескопов, но те, кто ищет малейшие волны, должны быть отправлены в космос, чтобы они могли выполнять свою работу. Луна была бы идеальным местом для них и тех, кто ими управляет. Фактически, миссия Chang’e-4 будет тестировать технологию, которая в будущем может открыть окно для новых наблюдений.
Источник
Обратная сторона Луны
Луна всегда повёрнута к Земле одной стороной — это связано с тем что за около 4,5 млрд лет существования системы Земля-Луна наш естественный спутник подвергся эффекту приливного захвата.
Причина деления Луны на видимую и обратную стороны
Площадь невидимой с Земли части составляет 41%, так как ещё 9% поверхности Луны мы можем видеть с определённым периодом благодаря лунной прецессии.
Такое воздействие в системе из нескольких небесных тел, когда более массивное тело так воздействует на более лёгкое посредством своих приливных сил, что лёгкое тело постепенно замедляет (или ускоряет) скорость своего вращения вокруг собственной оси сравнивая его частоту с частотой вращения вокруг тяжёлого тела. Лёгкое тело также влияет на более тяжёлое, но этот эффект оказывает меньше пропорционально различий в массе. Так скажем Луна своим гравитационным воздействием постепенно замедляет вращение Земли вокруг своей оси, удлиняя тем самым земные сутки на 1 секунду примерно за 3 тысячи лет, но при этом до приливного захвата Земли Луной требуется ещё несколько миллиардов лет, хотя Луна была захвачена уже довольно давно.
Если Луне всё-таки удастся осуществить гравитационный захват Земли (а для этого потребуется чтобы Солнце, превратившееся к тому времени в красного гиганта, нам в этом не мешало), тогда Луну можно будет наблюдать только с восточного или западного полушария Земли — в зависимости от того в какой момент остановится вращение. При гравитационном воздействии Луны на Землю выделяется энергия в виде морских и океанских приливов/отливов которые вызывают постепенную потерю Луной кинетической энергии, что вызывает её удаление от нас на 38 мм в год. С гравитационным захватом Земли на ней прекратятся приливы и отливы, а Луна практически перестанет от нас удаляться — так как единственным источником потери энергии Луной станут гравитационные волны, мощность излучения которых от системы Земля-Луна весьма мала (около 0,2 мкВт).
История исследования обратной стороны Луны
Испокон веков людей привлекали неизведанные уголки Земли:
Гравюра Фламмариона 1888 года изображающая средневекового пилигрима добравшегося до края Земли и заглянувшего за небесный свод.
И хотя экспедиция Магеллана ещё в 1522 году доказала, что никакого края Земли не существует, а с достижением Эдмундом Хиллари и Тенцингом Норгеем 29 мая 1953 года вершины Эвереста — на Земле почти не осталось белых пятен, но практически вся Солнечная система для нас оставалась загадкой до полёта Спутника-1 4 октября 1957 года, когда началась космическая эра. Таким образом взоры исследователей с Земли направились на Солнечную систему и ближайшей целью в ней стала Луна, а наиболее привлекательным местом на ней — была её обратная сторона, которая всегда скрыта от земного наблюдателя.
Первый снимок обратной стороны Луны
Первые снимки обратной стороны Луны сделала станция Луна-3, которая была запущена 4 октября 1959 года — ровно спустя два года после запуска Спутника-1. Станции потребовалось 3 дня чтобы добраться до Луны, а затем начался ещё более сложный этап — Луне-3 требовалось сфотографировать поверхность, точную отражающую способность которой достоверно не мог предсказать никто. Поэтому электронные камеры (только начинающие своё развитие) отпадали, оставалась только фотоплёнка. Для того чтобы точно получить качественные снимки, фотографирование происходило двумя объективами с фокусным расстоянием в 200 и 500 мм и выдержкой от 1/200 до 1/800 секунды с шагом 1/200. За 40 минут съёмки было сделано 29 снимков, покрывающих 70% всей поверхности обратной стороны Луны, после проявки они передавались на Землю с помощью камеры бегущего луча.
Макет станции из музея космонавтики в Москве
Всего на Землю удалось передать 17 фотографий, 6 из которых в дальнейшем были обнародованы. Также 6 ноября 1960 года был опубликован «Атлас обратной стороны Луны» в который вошло 500 отдельных деталей лунной поверхности (Международным астрономическим союзом названия деталей поверхности обратной стороны Луны были утверждены 22 августа 1961 года). Специально для этой станции была произведена фототелевизионная система «Енисей» делавшая снимки и передававшая их на Землю, а также система «Чайка», осуществлявшая ориентацию по Солнечному и Лунному датчику, что сделало Луну-3 первым в мире ориентированным по 3 осям аппаратом.
Обратная сторона Луны. Снимок полученный станцией Зонд-3
По программе съёмок обратной стороны Луны было запущенно ещё два аппарата, но оба они не смогли выйти на орбиту Земли. Получить снимки обратной стороны Луны лучшего качества удалось только станции Зонд-3, которая была запущена 18 июля 1965 года. Переданные этой станцией 25 снимков имели разрешение в 860×1100 пикселей и были гораздо качественнее, что позволило составить новый атлас, покрывающий уже 95% лунной поверхности и имеющий 4000 деталей.
Беспилотная часть лунной программы США в этот момент была практически полностью направлена на обеспечение пилотируемых полётов (посадки которых были назначены на видимую часть Луны). Так что достижения США по изучению обратной стороны Луны в первой половине 60-х были не велики. Например, попадание в эту область Луны Рейнджера-4, который должен был сделать её снимки. Но из-за отказа радиоаппаратуры главным достижением этой миссии стало только то, что впервые в мире объект, созданный человеком достиг поверхности обратной стороны Луны. Полноценную съёмку данной области удалось сделать только пятому аппарату из программы «Лунар орбитер» запущенному в конце 1967 года — тогда, когда места будущих посадок «Аполлонов» были уже отсняты и учёным был дан карт-бланш на съёмки тех областей Луны, которые их более всего интересовали.
Топографическая карта Луны, видимой (слева) и обратной стороны (справа). Синим цветом на карте изображаются низменности, красным цветом изображены возвышенности.
Кратер Циолковский (на обратной стороне Луны) был предложен учёными как возможное место посадки Аполллона-18, а после отмены этой миссии — как место для посадки Аполллона-17. И хотя эту позицию также отстаивал единственный учёный побывавший на Луне (как раз в ходе этого последнего полёта Аполлона-17) геолог Харрисон Шмитт — это место для посадки посчитали слишком опасным и отказались от него в пользу долины Таурус-Литтров (которая возможно принесла учёным даже больший сюрприз, раскрыв следы вулканической деятельности).
Особенности строения и достопримечательности
Карта обратной стороны Луны
Обратная сторона Луны имеет более плотную концентрацию кратеров, чем видимая сторона. Так как Земля покрывает только 0,1% от неба на видимой стороне Луны, то версия с защитой Землёй видимой стороны считается маловероятной. На данный момент основной версией такого положения считается то, что гравитационное воздействие Земли вызывало в прошлом более активные геологические процессы на видимой стороне Луны, нежели на обратной. Вытекавшая в таких процессах лава закрывала собой кратеры на видимой стороне Луны, в то время как кратеры на обратной стороне остались практически не тронутыми.
Будущие исследования и возможность использования
На данный момент обратная сторона Луны представляет интерес как место для размещения радиотелескопов (так как толща Луны при этом будет экранировать паразитный сигнал, идущий от Земли) и в качестве места для добычи гелия-3 (так как видимая сторона частично экранируется Землёй от экспонирования солнечному ветру). На данный момент до поверхности обратной стороны Луны не добрался ни один человек или автоматический аппарат в рабочем состоянии, но по планам космической программы Китая уже до конца 2018 года на обратную сторону Луны должна приземлиться автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-4» с вторым китайским луноходом.
Миссия NASA по возврату образцов в представлении художника
Однако наибольший интерес к Луне на данный момент проявляется в плане изучения её самой. Так китайская станция «Чанъэ-5» должна доставить образцы с горы Румкера которая имеет вулканическое происхождение. Также в Китае и США сейчас готовятся миссии по доставке образцов с южного полюса Луны, где по данным зонда «Чандраян-1» были обнаружены залежи воды. США в качестве места посадки своего аппарата указывает самый большой кратер на поверхности Луны — бассейн Южный полюс-Эйткен, находящийся в южной области обратной стороны Луны. Загадки происхождения Луны и её ресурсы продолжают ожидать человечество.
Похожие статьи
Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!
Источник