Состав луны горные породы

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

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