По мере того, как внутренняя часть Луны охлаждается, за последние несколько сотен миллионов лет она сжалась на 50 метров, а на ее поверхности появились новые складки, рвы, канавы и разломы.
Запущенный NASA 18 июня 2009 года лунный орбитальный зонд (LRO) продолжает использоваться для получения большого количества ценной научной информации и новых открытий.
Текущая эллиптическая орбита LRO (40x199 км), с ближайшей точкой орбиты на Южном полюсе.
По данным NASA на LRO установлена модульная камера LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera) — главная оптическая камера для получения фотографий поверхности Луны с разрешением до полуметра.
LROC состоит из трех камер: камеры низкого разрешения (WAC) и двух камер высокого разрешения (NAC), первая из которых предназначена для получения общих планов местности, а две другие — для фотографий с большим разрешением.
Миллиарды лет назад на Луне образовались огромные по своим площадям бассейны, которые сейчас мы называем Морями.
Лунные моря представляют собой обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины. Изначально данные образования считали обычными морями. Впоследствии, когда это было опровергнуто, менять название не стали. Лунные моря занимают около 40% видимой площади Луны.
Исследования этих образований проводились многими учеными, которые приходили к выводу, что все эти бассейны уже давно мертвы, ведь по их расчетам последняя геологическая активность происходила на Луне задолго до того, как динозавры обитали на Земле.
Однако, детальный компьютерный анализ более 12000 изображений с зонда LRO выдал совсем неожиданные результаты, на которых видно, что по крайней мере в одном исследуемом районе поверхности Луны недавно происходила слабая геологическая активность, на поверхности появились новые трещины и зафиксированы смещения верхних пластов.
Причем, часть этих трещин и разломов идет через существующие кратеры, то есть эти деформации образовались после падения на поверхность Луны в этом месте метеоритов.
А ведь способов установить возраст ударных кратеров на Луне у ученых и астрономов есть несколько, в том числе путем анализа изображений с LRO (чем светлее, тем моложе), по степени разрушений и последовательности формирования.
Ведь появление каждого кратера сопровождается возникновением вокруг него широкой области с измененным коэффициентом отражения. Иногда (в 84% случаев) отражательная способность такой области оказывалась на несколько процентов повышенной, иногда пониженной, зафиксированы также случаи наличия вокруг кратеров областей и с повышенной, и с пониженной отражательной способностью, так как при возникновении кратера вылетевшая из него лунная порода разбрасывается вокруг.
Реголит, составляющий основу лунной поверхности, представляет собой рыхлый, очень пористый, до некоторой степени спекшийся грунт. Он состоит из обломков изверженных пород, минералов, стекла и метеоритов. Имеет толщину до нескольких десятков метров. По оценкам, сделанным астрономами, верхние два сантиметра этого реголита, имеющие особенно высокую пористость (до 90%), ответственны за появление областей с пониженной отражательной способностью, а повышенная отражательная способность возникает тогда, когда из кратера выбрасываются более глубинные и менее рыхлые породы. Изучив процесс образования лунных кратеров и сопровождающие его вторичные процессы, ученые пришли к выводу, что перемешивание верхних нескольких сантиметров реголита формировало этот слой в течение 80 тысяч лет.
Хронологическая шкала геологии Луны.
Кстати, и в наше время появляются новые кратеры на Луне.
Данное открытие дает нам новое представление о понимании геологии Луны, как активно меняющегося мира и в настоящее время.
На снимках зонда LRO хорошо видны складки на поверхности, изогнутые контуры холмов и неглубокие длинные змеевидные траншеи, которые образовались при сжатии внутренних структур Луны в процессе их охлаждения.
Предыдущие исследования лунной поверхности тоже фиксировали аналогичные по типу деформации, но только в высотных горных районах Луны, в областях Морей же такой феномен был зафиксирован впервые.
Разница между самой низкой точкой и самой высокой точкой на Луне составляет 16 километров.
Данные топографии Луны, полученные с помощью зонда LRO:
С помощью зонда LRO в NASA провели детальное исследование на наличие поверхностных деформаций в районе Моря Холода около Северного полюса Луны, были зафиксированы многочисленные поверхностные образования — разрывы грунта, складки на поверхности, витиевато изогнутые контуры холмов и хребтов.
По оценкам исследователей NASA, некоторые из образований появились достаточно давно, примерно миллиард лет назад, в то время как некоторая часть таких деформаций намного моложе — не старше 40 миллионов лет, что «недавно» с геологической точки зрения.
Хотя, предыдущие исследования показали, что вся геологическая активность в морях прекратилась около 1,2 миллиарда лет назад.
На Луне, как и на Земле, происходят различные по силе и виду тектонические явления и процессы, которые вызывают лунотрясения.
Структура Земли и Луны в шкале давлений:
Планетарной особенностью глубинной структуры Луны является ее разделение на мощную жесткую, холодную внешнюю сферу и разогретую, частично расплавленную и пластичную внутреннюю область.
На поверхности Луны температура разнится от +125°C днем до -170°C ночью, при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна ?35°C.
Толщина коры Луны в среднем составляет 68 км, изменяясь от 0 км под лунным морем Кризисов до 107 км в северной части кратера Королёва на обратной стороне.
Под корой находится мантия и малое ядро из сернистого железа (радиусом приблизительно 340 км и массой, составляющей 2% массы Луны).
Температура в ядре, предположительно, составляет от 1327°C до 1427°C. Ядро нагревает внутренний слой расплавленной мантии, но она не достаточно горячая, чтобы согреть поверхность.
Пример изученного геологического состава и характеристик верхней части лунной поверхности, которые деформируются под воздействием лунотрясений:
У Луны нет тектонических (литосферных) плит, а все эндогенные геологические процессы происходят в результате медленного внутреннего процесса потери тепла, который длится почти 4,5 миллиарда лет.
Таким образом, лунная тектоническая активность, вероятно, возникает из-за того, что Луна продолжает сморщиваться, как изюм, поскольку ее внутренняя часть охлаждается и сжимается. Однако, в отличие от гибкой кожуры на винограде, лунная кора хрупкая, что приводит к ее разрыву и к деформациям на поверхности.
Луна остывает и сжимается, становится плотнее, а ее поверхность все больше сморщивается и трескается, на ней создаются новые деформации:
Вот какие траншеи (грабены), которые образовались при проседании частей поверхности Луны, были недавно зафиксированы зондом LRO:
По мере того, как под поверхностью Луны в районе Моря Холода происходили лунотрясения и сжатия, наверху появлялись новые разрывы, траншеи и складки грунта. Самые длинные из них простираются на расстояние до 400 километров и могут подниматься на высоту до 340 метров.
Сколько же лунотрясений из-за такого процесса сжатия происходило недавно на Луне?
Вот тут и смогли в NASA скомбинировать новые данные от зонда LRO с фотографиями разломов лунной поверхности и данные от сейсмометров на четырех посадочных площадках миссий «Аполлона» на Луне, которые зафиксировали 28 мелких лунотрясений в период с 1969 по 1977 год, с магнитудой от 1,5 до 5 по шкале Рихтера.
Некоторые из этих лунотрясений теоретически могли возникнуть в результате активности лунных разломов, но местонахождение и глубина источников этих лунотрясений были неопределенными.
Результаты новых исследований NASA привели к улучшению оценки эпицентров мелких лунотрясений, обнаружив, что восемь из них были на расстоянии 30 км от молодых лунных разломов, образовавшимися под воздействием напряжения, возникшего, когда лунная кора в очередной раз сжалась.
Семь лунотрясений в радиусе примерно 60 км от этих разломов, а произошли они, когда Луна находилась в самой дальней точке на своей орбите от Земли, и некоторые части Луны испытывают наибольшее напряжение от гравитационного притяжения Земли.
Current near-surface stress state of the Moon (текущее околоповерхностное состояние напряжения поверхности Луны):
Таким образом, сейсмические данные, которые были получены более 40 лет назад, в настоящее время были дополнительно интерпретированы и помогли подтвердить, что Луна продолжает быть тектонически активной, что нужно будет обязательно учитывать в последующих научно-исследовательских экспедициях.
В NASA уже готов проект по установке новой сети сейсмометров на лунной поверхности, чтобы больше узнать о внутренней части Луны и определить, насколько опасны лунотрясения. Также с помощью этого проекта планируется изучать метеоритные удары и другие события, которые могут вызывать лунотрясения, но уже с отличными сигнатурами от лунотрясений, возникающих во время смещения разломов. Время реализации данного проекта еще не определено.
Комментарии (26)
wxmaper
17.05.2019 08:03Слишком всё противоречиво… Как удалось доказать, что луна остывает, если по тексту: "температура внутренних пород всегда равна -32°"?
Так же из текста я понял, что новых "скукожин" не появлялось за период наблюдения, т.к. вроде бы доказано, что они появились несколько миллионов лет назад (опять же, что послужило доказательством?). И на основании чего тогда делается вывод, что луна сжимается? Из-за её рельефа, который уже миллионы лет находится в статическом состоянии? Всё это больше похоже на догадки, почему рельеф мог стать таким, какой он сейчас, но для утверждения что луна сжимается этого, кхм, недостаточно.
Т.е. всё получается перевернуто вверх ногами:
Если бы каким-то образом было доказано, что луна остывает, в следствии чего она сжимается, можно было бы предполагать, что трещины и складки появились в результате сжатия.
А нам говорят, что видят трещины и складки, и утверждают, что это из-за сжатия, которые происходит из-за остывания, поэтому будем считать, что луна сжимается. Всё притянуто за уши. Или я как-то невнимательно прочитал?
xKiMaNx
17.05.2019 09:13Нигде в статье не увидел цифру -32, зато было такое
«На поверхности Луны температура рознится от +125°C днем до -170°C ночью, при этом температура пород, залегающих на глубине 1 м, постоянна и равна ?35°C.». И как я понимаю — эта температура относится только к породам на глубине в 1м, как и написано было.
Насчет новых «скукожин» не нашел, но "… зафиксировали 28 мелких лунотрясений в период с 1969 по 1977 год.." может означать, что процессы еще происходят и будут происходить. Возможно, что просто пока что не нашли места, где появились новые. Луна вобщем то немаленькая.
wxmaper
17.05.2019 09:21Нигде в статье не увидел цифру -32
Я с удовольствием бы уточнил эту цифру, когда писал комментарий, но в мобильной версии хабра, к сожалению, нельзя одновременно писать комментарий и видеть статью. Почему-то мне запомнилась цифра 32, а не 35 — небольшая опечатка сути предложения не меняет.
И как я понимаю — эта температура относится только к породам на глубине в 1м
Так если породы никогда не остывают, почему принято считать, что сама луна остывает? Температура внешней среды всегда одинакова: она колеблется в установленных приделах, значит она не влияет на общую температуру луны (читай она не нагревает поверхность снаружи пропорционально остыванию внутри). Температура внутри на глубине 1м тоже всегда одинакова. Получается и на большей глубине температура должна быть одинакова.
Zmiy666
17.05.2019 09:39не, внутри то луна горячая. На земле тоже вобщем-то породы не теплые, не -35 конечно, но и не сильно в плюс. На луне холодный только верхний слой коры — с ростом глубины — растет и температура — распад радиоактивных элементов никто не отменял, он хоть и слабее чем на земле, но тоже немного греет. Так что остывать луне еще долго, она точно не успеет остыть до того, как ее испарит солнце :), -35 для космоса — жара, так что есть еще куда излучать тепло.
Жаль в статье не указано, какой температуры сейчас ядро луны.
xKiMaNx
17.05.2019 09:45породы на глубине 1м не остывают, а те, что глубже и заодно теплее как раз таки остывают (температура ядра луны >1000°C), и те же постоянные -35 могут понемногу понемногу и остужать все то теплое, что еще в самой луне осталось.
t3sc0
17.05.2019 17:17Если продолжить фантазировать, то можно предположить, что температура на глубине 1м не меняется, потому что Луна сжимается, становится меньше, а значит поверхность становится ближе к ядру и лучше прогревается. И вот так, случайно, это проиходит прямопропорционально ее остыванию
rPman
17.05.2019 18:36Разница в 100 градусов на ночной стороне, не говорит ли о возможности получения геотермальной энергии на луне? т.е. бурим серию скважин и из разницы температур получаем энергию.
Правда там нет подземных рек, как быстро тепло внутри будет расходиться?
solariserj
17.05.2019 09:06Лунотрясений, марсотрясение — может обобщенно
— землятрясение, без чрезмерной локализации.
Могут послать сразу несколько зондов с сейсморафами которые будут сканировать несколько лет и составлять точную карту лунных землятрясение (датчик-купол как у inSight)
BeardedBeaver
17.05.2019 10:27Вы в статье путаете два противоположных тектонических процесса:
Луна остывает и сжимается, становится плотнее, а ее поверхность все больше сморщивается и трескается, на ней создаются новые деформации:
И сразу под этим вы даете картинку с противоположным процессом — это образование рифта или грабена (зависит от масштаба) при растяжении, не при сжатии. Даже красные стрелочки на картинке показывают растяжение.
При сжатии образуются взбросы (С), а не сбросы (B):
Картинка из википедии, лучше не успел найти
saag
17.05.2019 12:19С Луной, из-за того, что она близко к Земле ничего делать не надо, ничего хорошего из этого не выйдет — летать не на чем, на южном полюсе будет слишщком тесно для заинтересованных лиц, слишком сильное влияние будет оказывать Земля, все устройство будет копироваться с земного общества. Чем дальше от третьей планеты, тем сильнее будут различия во всем, марсианская колониальная цивилизация, точнее Конфедерация Фаэтон — Марс и астероиды, или это будет отдельное образование плюс Марс. И всего то нужно для начала 200 Квт электрической мощности для двигателя.
CrazyRoot
17.05.2019 12:345 баллов это ни фига не мелкое лунотрясение. это уже серьезная опасность для лунной базы.
Bogy
17.05.2019 13:24-1А мне другое интересно. Все эти исследования и экспедиции хоть что-нибудь дали за все время исследования? Или это исследование чисто ради самого исследования? Потому как никакой конкретной цели всех этих исследования я так и не услышал. Не логичнее бы было поставить конкретную цель? Например — создание стационарной базы для добычи ресурсов. Или создание колонии для временного пребывания с перспективой развития до постоянного? ДА фиг с ней, с целью, но даже существующие исследования особо не используются, как я понял. Взять тот же реголит. Если его структура позволяет метровому слою держать стабильную температуру -35 при внешних колебаниях на почти 300 градусов(от +125°C днем до -170), так может этот офигенный теплоизолятор, и стоит изучить это подробнее и внедрить в сфере строительства?
dolovar
17.05.2019 14:41Все эти исследования и экспедиции хоть что-нибудь дали за все время исследования?
Общий ответ на ваш вопрос можно найти в статье про пользу от фото черной дыры.
Tolmy
17.05.2019 20:25Конкретной целью науки является научное познание мира. А то, что вы ставите науке как цели — это прикладные исследования, это задача даже не науке, как таковой, а отделу Research&Devekopment в крупной компании.
PS и в реголите теплоизолятор не сам пористый реголит, а вакуум в этих порах. Теплоизоляционные свойства пористых материалов в вакууме давно известны и достаточно широко используются в космонавтике. Использовать на Земле подобные конструкции несколько проблематично.
dolovar
17.05.2019 14:40Семь лунотрясений в радиусе примерно 60 км от этих разломов, а произошли они, когда Луна находилась в самой дальней точке на своей орбите от Земли, и некоторые части Луны испытывают наибольшее напряжение от гравитационного притяжения Земли.
В самой дальней точке от Земли испытывают наибольшее напряжение от гравитации Земли — мне видится противоречие, с расстоянием влияние гравитации должно уменьшаться. Было бы интересно понять, что я не учитываю.
Sanovskiy
20.05.2019 08:45КМК причина в том, что Луна не является математической точкой. Но это лишь мои догадки
vioiv
17.05.2019 17:45за последние несколько сотен миллионов лет она [Луна] сжалась на 50 метров
Расскажите, пожалуйста, с помощью каких инструментов было зафиксировано сжатие на 0,025мм за последние 50 лет наблюдений?
genuimous
17.05.2019 17:55+3При 50 метрах сжатия окружность уменьшилась на ~150 метров. Маловато для кореженья поверхности. Это 0,0015%. Или 1,5мм на 100 метров. Такие деформации спокойно выдерживают строительные конструкции. Деформационные швы устраивают при на порядок больших отклонениях в размерах. Вряд ли бы от этого образовались складки на местности.
dbalabanov
надо быстрей лететь, пока совсем не сжалась!
а статья очень интересная, спасибо.