Характеристика луны по составу горных пород

Луна, лунный грунт и химический состав лунных пород

Луна — спутник Земли, вращающийся от нее на расстоянии 384 тыс. км, чьи размеры и строение приближают его к планетам. Периоды осевого и сидерического вращения вокруг Земли почти равны, из-за чего Луна обращена к нам всегда одной стороной. Вид Луны для земного наблюдателя постоянно меняется в соответствии с ее фазами — новолуние, первая четверть, полнолуние, последняя четверть. Период полной смены лунных фаз называется синодическим месяцем, который в среднем равен 29,53 земных суток. Он не совпадает с сидерическим (звездным) месяцем, составляющим 27,32 суток, за который Луна делает полный оборот вокруг Земли и одновременно — оборот вокруг своей оси по отношению к Солнцу. В новолуние Луна находится между Землей и Солнцем и не видна с Земли. В полнолуние Земля находится между Луной и Солнцем и Луна видна как полный диск. С позициями Солнца, Земли и Луны связаны солнечные и лунные затмения — положения светил, при которых тень, отбрасываемая Луной, падает на поверхность Земли (солнечное затмение), или тень, отбрасываемая Землей, падает на поверхность Луны (лунное затмение).

Лунная поверхность представляет собой чередование темных участков — «морей», соответствующих плоским равнинам, и светлых участков — «материков», образованных возвышенностями. Перепады высот достигают 12-13 км, самые высокие вершины (до 8 км) расположены у Южного полюса. Многочисленные кратеры размером от нескольких метров до сотен километров имеют метеоритное или вулканическое происхождение (в кратере Альфонс в 1958 г. было обнаружено свечение центральной горки и выделение углерода). Интенсивные вулканические процессы, свойственные Луне на ранних этапах развития, сейчас ослаблены.

Образцы верхнего слоя лунного грунта — реголита, взятые космическими аппаратами и астронавтами, показали, что на поверхность Луны выходят магматические породы основного состава — базальты и анортозиты. Первые характерны для «морей», вторые — для «материков». Низкая плотность реголита (0,8-1,5 г/см3) объясняется его большой пористостью (до 50%). Средняя плотность более темных «морских» базальтов составляет 3,9 г/см3, а более светлых «континентальных» анортозитов — 2,9 г/см3, что выше средней плотности горных пород земной коры (2,67 г/см3). Средняя плотность пород Луны (3,34 г/см3) ниже средней плотности пород Земли (5,52 г/см3). Предполагают однородное строение ее недр и, по-видимому, отсутствие значительного металлического ядра. До глубины 60 км лунная кора сложена теми же породами, что и поверхность. У Луны не обнаружено собственного дипольного магнитного поля.

По химическому составу лунные породы близки к земным и характеризуются следующими показателями (%): SiO2 — 49,1 — 46,1; MgO — 6,6-7,0; FeO — 12,1-2,5; А12О3 — 14,7-22,3; CaO -12,9- 18,3; Na2O — 0,6-0,7; ТiO2 — 3,5-0,1 (первые цифры для грунта лунных «морей», вторые — для материкового грунта). Близкое сходство пород Земли и Луны может указывать на то, что оба небесных тела образовались на сравнительно небольшом расстоянии друг от друга — pppa.ru. Луна формировалась в околоземном «спутниковом рое» примерно 4,66 млрд. лет назад. Основная масса железа и легкоплавких элементов в это время уже была захвачена Землей, что, вероятно, и определило отсутствие у Луны железного ядра.

Небольшая масса позволяет Луне удерживать лишь очень разреженную атмосферу, состоящую из гелия и аргона. Атмосферное давление на Луне равно 10 -7 атм. в дневное и

10 -9 атм. в ночное время. Отсутствие атмосферы определяет большие суточные колебания температуры поверхности — от -130 до 180 С.

Исследование Луны началось 2 января 1959 г., когда в сторону Луны стартовала первая советская автоматическая станция «Луна-1». Первыми людьми были американские астронавты Нейл Армстронг и Эдвин Олдрин, прилунившиеся 21 июля 1969 г. на космическом корабле «Аполлон-11».

Источник

Лунные породы, их главные типы и специфика.

Лунные породы соответствуют земным трендам дифференциации— коматит-базальтовому (лунные дуниты и нориты) и ферро-габбро-анортозитовому (лунные железистые базальты и анортозиты). Отличия сводятся к несопоставимости лунных и земных пород по изотопным соотношениям, геохимическим особенностям. Самое главное различие — наличие в лунных породах самородного железа, отсутствующего в земных породах, что вызвано восстановительной обстановкой при формировании лунных пород. В то же время это сближает лунные породы с метеоритами, позволяя параллелизовать магматические образования Луны с разными типами ахондритов [ахондрит — каменный метеорит редкого типа, не содержащий хондр].

Луна имеет металлическое ядро, силикатную мантию и эвкритную кору.

Поверхность Луны подразделяется на моря и материки. Первые занимают 17% поверхности, вторые — 83%.. Материки, более светлые участки поверхности Луны — это относительно древние участки, сложенные лейкократовыми породами – продуктами эксплозивной вулканической деятельности, реголитом, возраст пород составляет 4,6 млрд. лет. Материки покрыты большим количеством метеоритных кратеров, образовавшихся при интенсивной бомбардировке 4,0-3,9 млрд. лет назад.

Более темные моря сложены более меланократовыми и более железистыми породами, представляют собой огромные покровы базальтовых лав (похожи не земные, содержат анортит, авгит, ортопироксен, оливин), излившихся 3,9-3,0 млрд. лет назад, т.е. они более молодые и метеоритных кратеров на них меньше. Не видно проявлений эксплозивного магматизма. Очень сильно проявлены процессы кристаллизационного фракционирования.

Депрессии лунной коры сопровождаются соответствующими подъемами мантийного вещества. В этих зонах наблюдаются положительные гравитационные аномалии – масконы. Это связано с близким расположением к поверхности ультраосновных пород. На Земле есть аналоги масконов: рифтовые структуры, в которые внедряются гипербазиты и толеитовые базальты – ультраосновные породы, также вызывающие гравитационные аномалии.

Лунные базальты, как правило, имеют интерсертальную структуру, в интерстициях присутствуют окрашенные полосчато расслоенные стекла (зеленые – 3-5% титана, бурые – 8-10% титана).

Поверхность Луны покрыта рыхлым грунтом — реголитом, образовавшимся при ударах метеоритов и раздроблении пород. Изучение Луны дало геологам доказательство усиленной метеоритной атаке Земли в этот же интервал времени, 3,9-4,0 млрд. лет назад. Сила тяжести на Луне 1/6 земной и у нее есть очень слабое магнитное поле неизвестного происхождения. На Луне выделяется кора, мощностью до 60 км и скоростью сейсмических волн Vр — 7,0-7,7 км/ сек; литосфера или верхняя и средняя мантия до глубины 1000 км; нижняя мантия (астеносфера), частично расплавленная, как и ядро, с глубины 1500 до 1740 км. Через них не проходят поперечные сейсмические волны.

Источник

Как выглядит лунная поверхность

Близость к Земле ее естественного спутника не влияет на сходство их внешнего вида: поверхность Луны разительно отличается от земной.

Состав и поверхность Луны

По своему строению Луна повторяет нашу планету и состоит:

• из внутреннего сферического ядра, состав которого включает расплавленные соединения железа;
• немного отличающаяся от внутреннего по химическому составу, но также созданного преимущественно из железа внешнего ядра;
• частично расплавленного слоя на границе внешнего ядра и мантии, сформировавшегося предположительно в результате кристаллизации глобального внутрилунного океана магмы, произошедшего 4,5 млрд лет назад;
• мантии, включающей 3 слоя (верхняя, средняя, нижняя);
• коры.

Реголит

Реголит — лунная почва, сформировавшаяся в результате ударов о спутник инородных космических тел в течение миллиардов лет. Астероиды и каменные части комет раскрошились в пыль, которая впоследствии покрыла собой всю поверхность Луны. Грунт состоит из микроскопических спекшихся частиц. Его отличие от земных горных пород — полное отсутствие связанной воды.

Химический состав и цвет реголита отличаются на разных участках небесного тела. Например, в лунных морях в грунте наблюдается большое количество железа и магния, а на материках — двуокиси кремния и алюминия.

Моря и материки

На диске Луны можно невооруженным глазом различить 2 типа рельефа:

• более темные зоны округлой формы с гладкой поверхностью — моря;
• светлые участки, на которых располагаются возвышенности и горы, — материки.

Лунные моря занимают почти треть от всей поверхности видимой стороны Луны и около 16% от рельефа спутника. С земными морями эти образования ничего общего не имеют. Их название — калька с латинского слова. Они представляют собой потоки базальтовой лавы, которые были сформированы древней вулканической активностью. Средняя высота морей на 2,5 км ниже, чем у соседствующих с ними материков. Эти геологические образования более молодые, чем материки.

Самое большое из местных морей — Океан Бурь, размер которого в поперечнике составляет 2400х2000 км. Это единственный океан на спутнике. Кроме него, на сегодня открыто:

• 20 морей — крупных деталей лунного рельефа;
• 11 заливов, граничащих с морями и вдающихся в материковую часть;
• 18 озер — небольших формирований морского типа, но относительно обособленных от морей;
• 3 болота — низменных областей, менее темных, чем моря.

Из общего числа таких образований по согласованию с астрономическими организациями за последнее время были исключены 7 морей, 1 болото, 2 залива. Среди главных причин исключения — установление того факта, что объект не является самостоятельным, а входит в состав более крупного «водоема», и некоторые другие ситуации, например:

1. Море Желания было обнаружено на снимках, выполненных в 1959 г. станцией «Луна-3», но при изучении более поздних и четких фото стало ясно, что эта низменность не является единой, а состоит из нескольких кратеров и 1 ровного участка, который впоследствии стал называться Морем Мечты.
2. Море Новое было открыто в 1913 г., но после детальных исследований в середине 1960-х гг. его объявили частью кратера Жолио.
3. Море Струве открыли в 1935 г., но в 1976 г. оно было переименовано в Озеро Надежды из-за своих малых размеров.
4. Море Юго-Западное оказалось кратером и впоследствии стало считаться Бассейном Южный полюс — Эйткен.
5. Болото Туманов было исключено из списка лунных объектов, т. к. его размеры и особенности не давали оснований данной области заслуживать отдельного названия.

На морях отмечены многочисленные купола, образованные лавовыми выбросами, — это вентиляционные отверстия бывших вулканов. У куполов пологие склоны, их диаметр составляет преимущественно 8-12 км.

Материки — более светлые гористые зоны Луны. Горные хребты на них расположены преимущественно вдоль «побережий».

Масконы

Масконы — это остатки упавших на поверхность Луны астероидов, вонзившихся в лунную твердь и оставшихся лежать, возвышаясь над местностью. Плотность этих образований выше собственной плотности сателлита, поэтому они — источники гравитационных возмущений.

Кратеры и цирки

Спутник Земли лишен атмосферы, поэтому для попадания на него метеоритов и астероидов нет преград. Если падающие на нашу планету инородные космические тела сгорают в воздушных слоях, то в случае Луны они обрушиваются на ее поверхность на полной скорости. Это объясняет, почему лунный пейзаж настолько усеян кратерами — их здесь десятки тысяч.

Лунные ударные кратерные образования могут иметь вид маленьких ям или гигантских обрывов. Наибольший местный кратер имеет диаметр 2,5 тыс. км и глубину 13 км. Он носит имя Эйткен, расположен в южной части обратной стороны Луны, но край его наблюдается с Земли.

На поверхности старых образований расположено множество более молодых — это позволяет ученым отследить возраст кратеров и самого небесного тела.

Цирки — кольцевые горы. По своему строению они напоминают кратеры, только обладают плоским дном и не имеют в своем строении центральной горки. Большинство из них отличается импактным происхождением — появились в результате столкновения крупного метеорита, кометы, астероида или другого небесного тела с Луной.

Карта лунной поверхности

Долгое время существовали лишь карты видимой части Луны. Появление космических аппаратов сделало возможным исследование ее обратной стороны. Сегодня существуют подробные схемы обоих полушарий земного спутника.

Источник

Лунные породы

Благодаря мягким посадкам автоматических станций на Луну, а затем и полетам на Луну американских астронавтов стали известны механические свойства лунного грунта и его химический состав. На Луне не оказалось толстого слоя пыли, которого когда-то опасались многие конструкторы лунников, но пыль на Луне есть. Она темно-серого цвета и по внешнему виду напоминает цемент.

Образцы лунных пород внешне похожи на земные изверженные базальты. В состав их входят хорошо известные на Земле химические элементы (Si, Al, Fe, Ca, Mg и др.). Но в лунных породах больше, чем в земных, содержится тугоплавких элементов (Ti, Zr, Cr и др.) и меньше – легкоплавких (Pb, K, Na и др.). Химический состав различных участков поверхности Луны неодинаков.

В поверхностном слое Луны (реголите) содержатся осколки магматических пород, шлакообразные частицы с оплавленными гранями. Многие образцы как бы обработаны песком. Их вид свидетельствует о том, что они длительное время подвергались своеобразной эрозии (ударам мелких метеоритов и обработке потоками частиц, непрерывно исходящими от Солнца).

Из-за отсутствия воды минералов на Луне значительно меньше, чем на Земле. Микроорганизмов на Луне не обнаружено.

Лунные породы относятся к очень древним – их возраст составляет примерно 4 млрд. лет, причем самыми “молодыми” (несколько более 3 млрд. лет) оказались образцы, доставленные из морских районов.

На Луне давно завершилась эпоха активного вулканизма. С течением времени уменьшалась и интенсивность метеоритной бомбардировки лунной поверхности. Благодаря этому на протяжении последних 2 – 3 млрд. лет вид Луны практически не изменился. А на Земле, как вы знаете из курса географии, под воздействием воды и воздуха древний рельеф не мог сохраниться. Сравнение лунного и современного земного рельефа помогает воссоздать условия, в которых на Земле формировались запасы полезных ископаемых. Это необходимо знать для разработки научных основ поиска полезных ископаемых.

Еще и сейчас происходят лунотрясения (напоминающие слабые землетрясения). Они зарегистрированы сейсмографами, установленными на Луне астронавтами. Данные этих приборов позволили исследовать внутреннее строение Луны, выделив кору (толщиной около 60 км), мантию (до 1000 км) и ядро (его радиус около 750 км).

Источник