Российский физик раскрыл тайну строения Луны

Российский физик Николай Горькавый, работающий в США, опубликовал обзорную работу, в которой исследуются различные гипотезы образования Луны и их связь с ее особенностями. Ученый предполагает, что Луна может содержать значительное количество водного льда на глубине до километра — вечную мерзлоту. Статья была опубликована в журнале Earth and Planetary Science.

Существуют три основные теории образования Луны: аккреционная (источником формирования была пыль), мегаимпактная (столкновение Земли с крупным телом) и теория двойной планеты (у Луны и Земли общий родительский объект). Однако каждая из этих теорий имеет свои недостатки и не может объяснить все наблюдаемые особенности Луны. Например, аккреционная теория не соответствует плотности и химическому составу спутника. Гипотеза мегаимпакта имеет проблемы с датировкой образования ядра Луны и геологической историей поверхности. Теория двойной планеты не объясняет наличие легких элементов на поверхности спутника.

Как еще могла образоваться Луна

В 2004 году Горькавый выдвинул принципиально иную гипотезу для объяснения как происхождения Луны, так и такого необычного явления, как спутники астероидов. Последние тоже имеют очень высокое соотношение массы спутника к телу-хозяину, как у Луны и Земли.

Горькавый предложил теорию мультимпакта, то есть образования Луны посредством множества ударов сравнительно мелких тел, от одного до 100 километров диаметром. Сразу после образования планеты вокруг нее должен был быть небольшой по массе аккреционный диск. Астероиды выбивали из Земли обломки, имеющие то же направления вращения, что и наша планета. Эти обломки ударялись о тела первичного аккреционного околоземного диска и теряли часть своей энергии. В итоге разницы в скоростях этой группы обломков снижались до уровня, когда гравитация позволяла им слиться воедино.

Те обломки, которые вращались в направлении, противоположном вращению Земли, при столкновении с мелкими телами аккреционного диска имели уже очень высокие скорости соударения и поэтому теряли так много энергии, что их части падали обратно на планету. В итоге на околоземной орбите оставались только обломки с тем же направлением вращения, что и у Земли. Постепенно сливаясь друг с другом, они и образовали Луну. Этот процесс не сопровождался плавлением поверхностей Земли и Луны и объясняет, почему Луна более легкая и не содержит тяжелых элементов.

Сходный сценарий, только в гораздо меньшем масштабе, наблюдался и у астероидов.

Все решит вода

Исследования лунной воды являются ключевым фактором для определения правильности различных теорий происхождения Луны. Теория мегаимпакта означает, что вода на Луне может быть только на поверхности, куда ее принесли либо кометы, либо солнечный ветер. Однако такая вода отличается изотопным составом от земной воды.

В гипотезе мультимпакта (которую предложил Горькавый) ситуация другая: вся Луна должна содержать воду, даже на большой глубине. Изотопное соотношение воды на Луне должно быть ближе к земному, отличаясь как от комет, так и от солнечного ветра.

Изучение воды у южного полюса Луны с помощью аппарата VIPER, планируемого в 2024 году — важный шаг для проверки этих гипотез. Если изотопное соотношение воды на Луне окажется несовместимым с предположениями мегаимпакта, это будут дополнительные доказательства в пользу гипотезы мультимпакта. Возвращение человека на Луну также позволит провести более детальные исследования изотопного состава лунной воды.

Результаты этих исследований имеют практическое значение. Согласно теории мультимпакта, слой воды на Луне может простираться на значительную глубину, образуя лунную вечную мерзлоту. Причем приполярные регионы будут иметь другой рельеф (на фото у них действительно куда более «гладкие» формы) Это может повлиять на строительство баз и посадочных площадок и потребовать особого подхода для обеспечения несущей способности грунта.

Если мультимпактная гипотеза верна, добывать ресурсы для получения воздуха и питья будет легче. А вот процесс создания фундаментов и оснований придется несколько пересмотреть. От тепла обитаемых модулей грунт вечной мерзлоты рядом с полюсами вполне может «потечь» и устроить неприятный сюрприз для астронавтов.

NASA к 2024 году планирует разместить на Луне не только научную базу, но и начать потихоньку застраивать спутник жилыми домами. Ожидается, что первые дома будут печатать на особом 3D-принтере. Посмотрите, как они будут выглядеть.