Химический состав луны таблица

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

Геология Луны — Geology of the Moon

Геологии Луны (иногда называемой селенологией , хотя последний термин может относиться в более общем « лунную науку ») весьма отличаются от Земли . На Луне отсутствует настоящая атмосфера , что исключает эрозию из-за погодных условий . У него нет какой-либо известной формы тектоники плит , он имеет меньшую гравитацию и из-за своего небольшого размера быстрее охлаждается. Сложная геоморфология лунной поверхности была сформирована сочетанием процессов, особенно ударных кратеров и вулканизма . Луна — дифференцированное тело с корой , мантией и ядром .

Геологические исследования Луны основаны на сочетании наблюдений с помощью земных телескопов , измерений с орбитальных космических аппаратов , лунных образцов и геофизических данных. Шесть мест были отобраны непосредственно во время программных посадок Аполлона с экипажем с 1969 по 1972 год, в результате чего на Землю было возвращено 380,96 кг (839,9 фунта) лунного камня и лунного грунта . Кроме того, три советских роботизированных космических корабля Luna вернули еще 326 граммов (11,5 унции) с 1970 по 1976 год, а китайский робот Chang’e 5 вернул образец весом 1731 г (61,1 унции) в 2020 году.

Луна — единственное внеземное тело, для которого у нас есть образцы с известным геологическим контекстом. Несколько лунных метеоритов были обнаружены на Земле, хотя кратеры их источников на Луне неизвестны. Существенная часть лунной поверхности не исследована, и ряд геологических вопросов остаются без ответа.

СОДЕРЖАНИЕ

Элементный состав

Известно, что элементы, присутствующие на поверхности Луны, включают, среди прочего, кислород (O), кремний (Si), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), алюминий (Al), марганец (Mn) и титан. (Ti). Среди наиболее распространенных — кислород, железо и кремний. Содержание кислорода оценивается в 45% (по весу). Углерод (C) и азот (N), по-видимому, присутствуют только в следовых количествах в результате осаждения солнечным ветром .

Формирование

Долгое время основным вопросом в истории Луны было ее происхождение . Ранние гипотезы включали деление с Земли, захват и совместную аккрецию . Сегодня гипотеза гигантского удара широко принята научным сообществом.

Геологическая история

Геологическая история Луны была разделена на шесть основных эпох, называемых лунной геологической шкалой времени . Примерно 4,5 миллиарда лет назад новообразованная Луна находилась в расплавленном состоянии и вращалась гораздо ближе к Земле, что привело к возникновению приливных сил . Эти приливные силы деформировали расплавленное тело в эллипсоид с большой осью, направленной в сторону Земли.

Первым важным событием в геологической эволюции Луны была кристаллизация почти глобального магматического океана. Точно неизвестно, какова была его глубина, но некоторые исследования предполагают глубину около 500 км или больше. Первыми минералами, образовавшимися в этом океане, были силикаты железа и магния, оливин и пироксен . Поскольку эти минералы были плотнее расплавленного материала вокруг них, они затонули. После завершения кристаллизации примерно на 75% менее плотный полевой шпат анортозитового плагиоклаза кристаллизовался и всплыл, образуя анортозитовую кору толщиной около 50 км. Большая часть магматического океана кристаллизовалась быстро (в течение примерно 100 миллионов лет или меньше), хотя последние оставшиеся богатые KREEP магмы, которые сильно обогащены несовместимыми и выделяющими тепло элементами, могли оставаться частично расплавленными в течение нескольких сотен миллионов (или возможно 1 миллиард) лет. Похоже, что последние богатые KREEP магмы магматического океана в конечном итоге сконцентрировались в районе Oceanus Procellarum и бассейна Imbrium , уникальной геологической провинции, которая теперь известна как Procellarum KREEP Terrane .

Быстро после лунной коры формируется, или даже , как это было формирование, различные типов магм , которые приводят к Mg — люкс норит и троктолиты начали формироваться, хотя точные глубины , при которой это произошло точно не известны. Недавние теории предполагают, что плутонизм Mg-свиты в значительной степени ограничивался регионом Procellarum KREEP Terrane, и что эти магмы каким-то образом генетически связаны с KREEP, хотя их происхождение все еще широко обсуждается в научном сообществе. Возраст кристаллизации самых старых из магнезиальных пород составляет около 3,85 млрд лет . Однако последний крупный удар, который мог произойти глубоко в земной коре ( бассейн Имбриума ), также произошел за 3,85 млрд лет до настоящего времени. Таким образом, представляется вероятным, что плутоническая активность Mg-свиты продолжалась гораздо дольше и что более молодые плутонические породы существуют глубоко под поверхностью.

Анализ лунных образцов, по-видимому, предполагает, что значительный процент лунных ударных бассейнов сформировался в течение очень короткого периода времени между 4 и 3,85 млрд лет назад. Эта гипотеза получила название лунного катаклизма или поздней тяжелой бомбардировки . Однако теперь признано, что выбросы из ударного бассейна Имбриума (одного из самых молодых крупных ударных бассейнов на Луне) должны быть обнаружены во всех местах посадки Аполлона . Таким образом, возможно, что возраст некоторых ударных бассейнов (в частности, Mare Nectaris ) мог быть ошибочно отнесен к тому же возрасту, что и Imbrium.

Лунное море представляет собой древние наводнения базальтовых извержений. По сравнению с земными лавами, они содержат более высокое содержание железа, имеют низкую вязкость, а некоторые содержат повышенное содержание богатого титаном минерала ильменита . Большинство извержений базальтов произошло от 3 до 3,5 млрд лет назад, хотя возраст некоторых образцов кобыл составляет 4,2 млрд лет, а самые молодые извержения (на основе метода подсчета кратеров), как полагают, произошли 1 млрд лет назад. Наряду с морским вулканизмом произошли пирокластические извержения , в результате которых расплавленные базальтовые материалы оказались в сотнях километров от вулкана . Большая часть кобылы образовывала или впадала в невысокие возвышенности, связанные с прибрежными ударными бассейнами. Однако Oceanus Procellarum не соответствует какой-либо известной ударной структуре, а самые низкие высоты Луны в дальнем бассейне Южного полюса и Эйткена лишь незначительно покрыты кобылой (см. Лунную кобылу для более подробного обсуждения).

Удары метеоритов и комет — единственная резкая геологическая сила, действующая на Луну сегодня, хотя изменение земных приливов и отливов в масштабе лунного аномального месяца вызывает небольшие колебания напряжений. Некоторые из наиболее важных кратеров, используемых в стратиграфии Луны, образовались в эту недавнюю эпоху. Например, кратер Коперник , имеющий глубину 3,76 км и радиус 93 км, по оценкам, образовался около 900 миллионов лет назад (хотя это спорно). Миссия « Аполлон-17 » приземлилась в районе, где могли быть взяты пробы из кратера Тихо . Изучение этих пород, кажется, указывает на то, что этот кратер мог образоваться 100 миллионов лет назад, хотя это тоже спорно. Поверхность также испытала космическое выветривание из-за частиц высокой энергии, имплантации солнечного ветра и ударов микрометеоритов . Этот процесс заставляет лучевые системы, связанные с молодыми кратерами, темнеть до тех пор, пока не будет соответствовать альбедо окружающей поверхности. Однако, если состав луча отличается от подстилающего материала земной коры (что может произойти, когда на кобылу помещается «горный» луч), луч может быть виден гораздо дольше.

После возобновления исследования Луны в 1990-х годах было обнаружено, что по всему земному шару есть уступы, вызванные сжатием из-за охлаждения Луны.

Страты и эпохи

На вершине стратиграфической последовательности Луны можно найти лучевые ударные кратеры. Такие самые молодые кратеры относятся к коперниканской единице. Ниже находятся кратеры без лучевой системы, но с достаточно хорошо развитой морфологией ударных кратеров. Это эратосфенианская единица. Две более молодые стратиграфические единицы можно найти в местах размером с кратер на Луне. Под ними можно найти два расширяющихся пласта: морские единицы (ранее определенные как прокелларийские единицы) и связанные с имбрийским бассейном выбросы и тектонические единицы (имбрийские единицы). Еще одна единица, связанная с ударным бассейном, — это нектарианская единица, определенная вокруг нектарной впадины. В нижней части лунной стратиграфической последовательности можно найти доконектарную толщу старых кратерных равнин. Стратиграфия Меркурия очень похожа на лунный случай.

Лунный пейзаж

Лунный ландшафт характеризуется ударными кратерами , их выбросами, несколькими вулканами , холмами, потоками лавы и впадинами, заполненными магмой.

Highlands

Самым отличительным аспектом Луны является контраст между ее яркими и темными зонами. Зажигалка поверхности являются лунные высокогорье, которые получают название Terrae (особой терра , от латинского на землю , на землю ), а темные равнины называются мария ( в единственном числе кобыла , от латинского моря ), после того, как Иоганн Кеплер , который ввел имя в 17 веке. Высокогорья имеют анортозитовый состав, а моря — базальтовые . Марии часто совпадают с «низменностями», но важно отметить, что низменности (например, в бассейне Южного полюса и Эйткена ) не всегда покрыты морями. Высокогорья старше видимых морей и, следовательно, более сильно изрезаны кратерами.

Мария

Основные продукты вулканических процессов на Луне очевидны для наземных наблюдателей в виде лунных морей . Это большие потоки базальтовой лавы , которые соответствуют низким альбедо поверхности , покрывающие почти треть от ближней стороны. Лишь несколько процентов побережья подверглись морскому вулканизму. Еще до того, как миссии Аполлона подтвердили это, большинство ученых уже думали, что марии — это равнины, заполненные лавой, потому что они имеют структуру потока лавы и схлопывания, приписываемые лавовым трубам .

Возраст морских базальтов определен как прямым радиометрическим датированием, так и методом кратерного подсчета . Самый старый радиометрический возраст составляет около 4,2 млрд лет, тогда как самый молодой возраст, определенный по подсчету кратеров, составляет около 1 млрд лет (1 млрд лет = 1 миллиард лет). Объемно большая часть кобыл сформировалась между 3 и 3,5 млрд лет назад до настоящего времени. Самые молодые лавы извергались в Oceanus Procellarum , тогда как некоторые из самых старых, по-видимому, расположены на дальней стороне. Марии явно моложе окружающих гор, учитывая меньшую плотность ударных кратеров.

Источник