Пенсионный советник

Море волнуется не раз

Ученые нашли объяснение концентрическим кольцам на Луне

Вячеслав Авдеев 30.10.2016, 10:44
Ernest Wright/NASA/GSFC Scientific Visualization Studio

Загадочное море Восточное на Луне, имеющее целых три концентрических кольца, наконец раскрыло тайны своего происхождения. Сделать это помогли данные с двух гравиметрических спутников, изучавших Луну несколько лет назад.

Сразу два исследования лунного моря Восточного были опубликованы в последнем выпуске журнала Science. С помощью данных миссии по изучению гравитационного поля Луны GRAIL ученые смогли заглянуть под поверхность нашего спутника и узнать, как миллиарды лет назад образовалась эта необычная область.

Море Восточное — это крупное лунное море, расположенное, как ни странно, на западной окраине видимого с Земли полушария.

Диаметр его внешнего вала составляет 930 км. Как и другие лунные моря, к водоемам оно не имеет никакого отношения. Это самые крупные детали рельефа нашего спутника и единственное, что можно увидеть на нем невооруженным глазом. На лунных картах их стали изображать с середины XVII века. Дальнейшие исследования показали, что моря представляют собой низменности, заполненные вулканическими породами. Застывшая лава имеет более темный оттенок, чем другие лунные породы, поэтому моря четко выделяются на фоне остального рельефа.

Однако в отличие от многих других лунных морей, море Восточное имеет целых три концентрических скальных кольца, окружающих центральную равнину.

Иногда такие моря с кольцевыми структурами называют бассейнами. Считается, что море Восточное сформировалось около 3,8 млрд лет назад в результате мощного столкновения Луны с крупным астероидом. На протяжении многих лет ученые пытались понять, как образовались подобные кольцевые структуры. Но, имея в распоряжении только снимки лунной поверхности, было довольно сложно построить полноценную модель образования моря.

Для исследования особенностей внутреннего строения Луны и ее гравитационного поля в сентябре 2011 года была запущена система космических аппаратов GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory).

Суть миссии заключалась в том, что два космических аппарата Ebb и Flow (англ. «прилив» и «отлив») двигались вокруг Луны по близким орбитам на расстоянии от 175 до 225 км друг от друга. При этом спутники могли измерять расстояние между друг другом с беспрецедентной точностью. Именно по таким изменениям и выявлялись особенности гравитационного поля Луны и ее внутреннее строение. Спутники GRAIL проработали до 18 декабря 2012 года, после чего совершили запланированное падение на лунную поверхность в районе кратера Гольдшмидт. Но данные миссии продолжают обрабатываться и по сей день.

«В прошлом наши знания о море Восточном ограничивались лишь снимками деталей на его поверхности, и мы не знали, как устроена его внутренняя структура. Это похоже на попытку понять принципы работы человеческого тела, просто рассматривая его снаружи, — пояснил Джеймс Хэд, геолог из Университета Брауна, — данные с GRAIL — это как положить море Восточное в рентгеновский аппарат и рассмотреть в мельчайших деталях, как особенности поверхности соответствуют тому, что находится под ней».

Данные GRAIL позволили подробно изучить район моря Восточного и ответить на многие вопросы, связанные с его возникновением. Исследователей давно интересовал вопрос: а какого размера должен быть кратер от метеорита, ставшего причиной образования моря? Также ученым было не совсем понятно, где именно в этом районе этот кратер расположен. Дело в том, что кратер обычно образуется, если столкновение происходит с относительно небольшим астероидом. Если же столкновение было более значительным, то след падения может полностью исчезнуть с поверхности в результате явлений, вызванных ударом и взрывом. Ранее некоторые исследователи полагали, что одно из колец моря Восточного и есть граница ударного кратера. Однако данные близких пролетов GRAIL доказывают, что это не так.

Внутренняя структура бассейна показала, что кратер, скорее всего, находится между двумя внутренними кольцами и имеет диаметр 300–500 км.

Исходя из размеров кратера, ученые оценили объем вещества, которое было выброшено в результате древней катастрофы, в 1,3 тыс. куб. км.

«Мощные столкновения вроде того, что создало море Восточное, были основными факторами, меняющими поверхность планет в ранней Солнечной системе, — сказал геолог Университета Брауна Брэндон Джонсон. — Благодаря огромному массиву данных с GRAIL у нас есть представление о том, как формировались подобные бассейны, и мы можем использовать эти знания для аналогичных комплексов на других планетах и лунах».

В другой статье, опубликованной в том же журнале, исследователи по данным GRAIL смогли создать компьютерную модель образования моря Восточного.

Согласно этой модели, море образовалось в результате столкновения Луны с телом около 65 км в диаметре на скорости в 15 км/с.

Также модель объясняет и образование колец. Оказалось, что после взрыва расплавленные лунные породы должны были стекать в образовавшуюся после удара низину. Однако это не было равномерное движение. Жидкие породы двигались волнообразно, то поднимаясь вверх, то опускаясь вниз. В результате таких колебаний вещество застыло в виде двух концентрических валов высотой несколько километров. Именно этот процесс и уничтожил следы первоначального кратера.

Расчеты показывают, что самое внутреннее кольцо сформировалось в результате иного процесса. После взрыва часть выброшенного вещества устремилась обратно в кратер, образуя при этом так называемую центральную горку. Подобные горки наблюдаются у многих кратеров относительно крупного размера. Но в данном случае горка в центре получилась слишком большой и неустойчивой. В результате ее разрушения и образовалась самое внутреннее кольцо.

MIT

«Это был по-настоящему мощный процесс, — поясняет Джонсон, — скалы высотой в несколько километров образовались буквально за несколько минут после удара».

Авторы исследования подчеркивают, что море Восточное — это самый молодой и хорошо сохранившейся кольцевой бассейн. Аналогичные образования существуют на Марсе и на других планетах. На Луне существует несколько бассейнов с несколькими кольцами, например крупнейшее море на обратной стороне — море Москвы. Изучение следов лунных столкновений также поможет пролить свет на условия, царившие на нашей планете в эпоху зарождения жизни. Ведь момент образования моря Восточного — это как раз время, когда появляются первые свидетельства жизни на Земле.

Смогли бы первые обитатели нашей планеты пережить подобную катастрофу или жизнь на Земле возникала несколько раз? Кстати, название морю дал немецкий астроном Юлиус Генрих Франц в 1906 году. Однако в 1961 году Международный астрономический союз принял решение поменять восток и запад на Луне местами, и море Восточное оказалось на западной окраине видимого полушария Луны.