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 Земля, 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.
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.
Автор: Денис
