Кратер темной стороны луны
Космические полеты к Луне обусловили бурное развитие исследований в области селенологии, селенохимии и селенофизики. Луна стала одним из тех небесных объектов, изучение которого помогает лучше понять особенности строения Земли и других планет Солнечной системы.
Однако природа ревностно хранит и скупо открывает свои тайны. Так было и с обратной стороной лунного шара. В течение многих веков люди не могли заглянуть за пределы видимого с Земли полушария Луны и только строили свои предположения. Основные секреты невидимой стороны Луны были раскрыты в 1959 году, когда советская автоматическая межпланетная станция «Луна-3» совершила облет вокруг Луны и сфотографировала ее обратную сторону. Это были первые фотографии, переданные из космического пространства, опубликованные в «Атласе обратной стороны Луны, ч.1» под редакцией Н.П. Барабашова, А.А. Михайлова и Ю.Н. Липского. На Генеральной ассамблее Международного астрономического союза, проходившей в США в 1961 году, по предложению советских астрономов на карту было помещено 18 названий вновь открытых ключевых образований на обратной стороне Луны. Среди них: Море Мечты, Хребет Советский, кратеры Циолковский, Джордано Бруно, Ломоносов. За этими образованиями стояла главная тайна обратной стороны Луны, о чем пойдет речь ниже.
В настоящее время результаты топографического обследования поверхности тел Солнечной системы показывают, что кольцевая структура на обратной стороне Луны, включающая область ее южного полюса, по своим абсолютным размерам является самым крупным кратером Солнечной системы. Относительные размеры этой структуры таковы, что, если придерживаться традиционных взглядов на процессы ударного кратерообразования, первоначальная впадина гигантского образования могла вскрыть породы на глубине, которая соответствует залеганию верхних слоев лунной мантии. Уже эти обстоятельства определяют принципиальную важность исследования многокольцевой структуры, которая в настоящее время имеет рабочее название «Бассейн Южный Полюс — Эйткен».
Первые изображения этой наиболее крупной в Солнечной системе структуры были получены во время первого фотографирования обратной стороны Луны в 1959 году. Положение структуры, наблюдавшейся по четырем фотографическим изображениям на краю видимого диска в форме более темного образования, было определено центральным потемнением с поперечником 1500 км и координатами центра 179° в.д. и 50° ю.ш. На карте, которая былая составлена в 1960 г. по фотографиям, полученным 7 октября 1959 года межпланетной станцией «Луна-3», это образование, как подчеркивалось выше, было названо Морем Мечты.
Современные параметры внутреннего темного кольца бассейна определены по снимками и результатам лазерной альтиметрии, выполненной космическими аппаратами «Галилео» и «Клементина». Согласно этим данным, поперечник темной центральной части бассейна составляет 1400 км, диаметр внешнего кольца бассейна достигает 2500 км, а координаты центра: 180° и 50° ю.ш. (на 34-м российско-американском микросимпозиуме по сравнительной планетологии в октябре 2001 года в докладе В.В. Шевченко и автора этой статьи на основе анализа данных, полученных аппаратами «Зонд-8» и «Клементина», был сделан вывод о том, что диаметр внешнего кольца бассейна достигает 3150 км). Как видим, первая идентификация положения бассейна, произведенная советскими астрономами еще в 1960 году, была достаточно точной и вполне надежной!
Еще в первых описаниях западной части структуры отмечалось, что ее поверхность включает многочисленные кратеры и кратерные моря. Это также полностью совпадает с современными представлениями о характере дна бассейна.
Огромный бассейн занимает всю южную половину невидимого полушария Луны, южную полярную шапку и южные области краевых зон видимого полушария Луны. Поэтому часть его внешнего кольцевого вала, проходящего вблизи южной полярной шапки, можно увидеть в телескоп с поверхности Земли. Здесь, южнее 60-й параллели находятся такие крупные кратеры видимого полушария Луны, как Байи диаметром 287 км, Ньютон (78 км), Малаперт (69 км), Скотт (103 км), Демонакс (128 км), Шомбергер (85 км), Гельмгольц (94 км) и др., принадлежащие южному краю бассейна. Высоты их сглаженных разрушенных валов достигают двух, трех и даже четырех километров, все они расположены на материковой поверхности, светлых лучевых систем практически не имеют, что указывает на их древний возраст. Относительно молодые из них, например, Шомбергер, отличаются лучше сохранившимся и более четким валом.
По мнению лунных геологов, гигантский бассейн образовался 4,2 млрд. лет тому назад вследствие очень большого удара, когда кора и мантия уже дифференцировались, и кора затвердела так, что удары уже начали оставлять видимые следы на поверхности Луны. Затем на поверхности этого гигантского образования стали возникать другие, более скромные кольцевые бассейны и кратеры, которые, однако, в течение более четырех миллиардов лет так и не смогли окончательно заретушировать последствия взрыва, в результате которого образовался этот гигантский бассейн. Вполне очевидно, что более точное знание топографии Бассейна Южный Полюс — Эйткен весьма актуально для построения любых реальных моделей его происхождения.
Поскольку наблюдаемый поперечник кольцевого образования превышает 1,8 лунного радиуса, восстановление механизма формирования этой ударной структуры, несомненно, является принципиально важной задачей в исследовании эволюции планетных поверхностей.
В результате действия многочисленных ударов метеоритов и вулканизма в течение нескольких миллиардов лет многие детали колец и выбросов из бассейна, естественно, были стерты и уничтожены, поэтому на появившихся во второй половине 60-х годов снимках космического аппарата «Лунар Орбитер», дешифровщики объектов не смогли обнаружить на этих изображениях внешние признаки очертаний гигантского бассейна. Поэтому в порядке компромисса границы всего образования были уменьшены, а название «Море Мечты» на карте закреплено лишь за небольшой структурой диаметром около 270 км в северо-западной части бассейна. Существование гигантского бассейна было подтверждено только после 1971 года Б.Н. Родионовым и др. в серии публикаций, содержащих результаты измерений профилей лимбов на снимках, доставленных возвращенными на Землю автоматическими станциями «Зонд-6» и «Зонд-8». В этих публикациях бассейн назывался Юго-Западной Низменностью, но дальнейшего официального признания это название не получило.
Похожая судьба постигла название «Хребет Советский»: оно просто исчезло с поверхности современных карт обратной стороны Луны! И это несмотря на то, что светлая область, обнаруженная на первых снимках обратной стороны Луны, остается вполне реальным лунным образованием. Другие снимки, полученные из космоса, в том числе «Клементиной», тоже подтверждают наличие загадочной области со множеством светлых деталей.
А вот как выглядит описание Хребта Советского в первоисточнике, т.е. в «Атласе обратной стороны Луны, ч.1»: «Хребет Советский — яркое образование на сером фоне, состоящее из большого числа отдельных ярких деталей. Общий контур вытянут в северо-восточном направлении, заметно расширяясь в экваториальной области. По отражательным свойствам напоминает горные области. Координаты объекта: от 118° в.д. до 124° в.д. и от 9° с.ш. до 5° ю.ш.». Как показали сравнения с данными, полученными «Клементиной», указанная выше область «исчезнувшего хребта» точно совпадает с западным склоном северо-западной части внешнего кольца бассейна, отдельные вершины которого здесь достигают трех и даже четырех километров.
Профили Бассейна Южный Полюс — Эйткен с севера на юг (пунктирная линия) и с запада на восток (штрих-пунктирная линия).
Таким образом, Хребет Советский, открытый еще по первым снимкам обратной стороны Луны в 1960 году, связан с гигантским бассейном по происхождению, так как является частью северо-западного звена его внешнего кольцевого вала, сохранившегося по настоящее время!
Так что секреты обратной стороны Луны лежат на ее поверхности, как бы они не стирались в течение нескольких миллиардов лет. Последующие удары и вулканическая деятельность не смогли окончательно уничтожить гигантские кольца и крупные следы выбросов, явно генетически связанные с бассейном. И вот теперь, спустя 4,2 миллиарда лет, мы являемся свидетелями этого грандиозного события, которые произошло по космическим меркам времени почти сразу после образования лунного шара.
Чикмачев Вадим Иванович
кандидат физ.-мат. наук, старший научный сотрудник Отдела исследований Луны и планет ГАИШ.
Источник
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