ماه می تواند قوی ترین زمین لرزه های جهان را "پرتاب" کند. میدان گرانشی زمین میدان گرانشی ماه

این نقشه میدان گرانشی ماه را نشان می دهد که توسط ماموریت GRAIL ناسا اندازه گیری شده است. اعتبار: NASA/ARC/MIT.

اولین نتایج علمی از مدارگردهای ماهری دوقلو GRAIL جزئیات باورنکردنی از درون ماه و نقشه میدان گرانشی با بالاترین وضوح هر جسم نجومی از جمله زمین را ارائه می دهد.

داده‌های آزمایشگاه داخلی و بازیابی جاذبه (GRAIL) ساختارهای داخلی باستانی را نشان می‌دهد که قبلاً ناشناخته بودند، جزئیاتی را ارائه می‌دهند که پنج مرتبه بهتر از مطالعات قبلی هستند و اطلاعات بی‌سابقه‌ای در مورد سطح و میدان گرانشی ماه ارائه می‌دهند.

ابزارهای موجود در فضاپیمای GRAIL می توانند در داخل سیاره کاوش کنند. ویدیوهای باورنکردنی جزئیات زیادی را نشان می دهد که تیم گفته است تازه شروع به کشف آنها کرده اند.

با کم کردن گرانش از ویژگی‌های سطحی، چیزی که نقشه جاذبه بوگر نامیده می‌شود، ارائه می‌شود. آنچه باقی می ماند نوعی ناهنجاری جرم در ماه است که به دلیل تغییر ضخامت پوسته یا چگالی گوشته است. در ویدیوی بالا، نواحی دایره ای برجسته (به رنگ قرمز) نشان دهنده غلظت های جرم شناخته شده یا "mascons" است، اما بسیاری از ویژگی های مشابه تازه کشف شده در سمت دور ماه نیز قابل مشاهده هستند.

زوبر گفت: 98 درصد گرانش محلی به دلیل توپوگرافی است، در حالی که 2 درصد به دلیل سایر ویژگی های گرانشی است. "شما ممکن است چشم گاو نر قمرهای قمری را ببینید، اما در غیر این صورت، سطح داخلی صافی خواهید دید. این تنها در صورتی می تواند اتفاق بیفتد که برخوردهای اولیه ماه، سطح داخلی را فرسایش داده باشد."

این نقشه‌های ماه، ناهنجاری‌های گرانشی بوگر را نشان می‌دهد که توسط مأموریت GRAIL ناسا اندازه‌گیری شده است. اعتبار: NASA/JPL-Caltech/CSM.

نقشه جاذبه بوگر همچنین شواهدی از فعالیت های آتشفشانی باستانی در زیر سطح ماه و ناهنجاری های عجیب گرانش خطی را نشان داد.

جف اندروز-هانا، محقق مشترک در GRAIL، گفت: شیب‌های نقشه جاذبه بوگر ویژگی‌هایی را نشان می‌دهند که ما انتظارش را نداشتیم. ما جمعیت زیادی از ناهنجاری های گرانش خطی را شناسایی کرده ایم. ما هیچ بیانی از این ناهنجاری ها را در نقشه های توپوگرافی نمی بینیم، بنابراین نتیجه می گیریم که اینها ساختارهای داخلی باستانی هستند."

یک ناهنجاری گرانشی خطی در حال عبور از حوضه Crisium در سمت چپ ماه توسط ماموریت GRAIL ناسا آشکار شد. داده های گرادیان گرانش GRAIL در سمت چپ، با محل ناهنجاری نشان داده شده نشان داده شده است. قرمز و آبی با گرادیان های گرانش قوی تر مطابقت دارند. داده های توپوگرافی در همان منطقه از ارتفاع سنج لیزری مدارگرد ماه مدارگرد ماه در سمت راست نشان داده شده است. این داده ها هیچ نشانه ای از ناهنجاری گرانشی را نشان نمی دهند. اعتبار: NASA/JPL-Caltech/CSM.

به عنوان مثال، این عکس از حوضه Crisium، که یکی از چشمان "مرد روی ماه" را تشکیل می دهد، نقشه های گرانش یک ویژگی خطی را در سراسر حوضه نشان می دهد، در حالی که نقشه های توپوگرافی چنین ویژگی های مرتبطی را نشان نمی دهند. اندروز هانا گفت: "این به ما می گوید که یک ناهنجاری گرانشی قبل از برخوردها شکل گرفته است."

این نقشه‌ها از سمت دور و نزدیک ماه، گرادیان‌های گرانشی را نشان می‌دهند که توسط مأموریت GRAIL ناسا اندازه‌گیری شده‌اند و جمعیتی از ناهنجاری‌های گرانشی خطی را برجسته می‌کنند. اعتبار: NASA/JPL-Caltech/CSM.

شواهد اضافی نشان می دهد که پوسته درونی ماه تقریباً به طور کامل پودر شده است.

شواهد دیگر نشان می‌دهد که پوسته ماه نازک‌تر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.

Mark Wieczorek، محقق در GRAIL گفت: "با استفاده از داده های گرانشی GRAIL، ما به طور متوسط ضخامت پوسته 32-34 کیلومتر را یافتیم که 10 کیلومتر کمتر از مطالعات قبلی است." "ما دریافتیم که بیشتر آلومینیوم روی ماه تقریباً مشابه زمین است. این به فرضیه اخیر مربوط می شود که ماه از موادی از زمین در هنگام تشکیل یک برخورد غول پیکر به وجود آمده است."

ماموریت GRAIL ناسا هنگام پرواز بر فراز استخر ویدئویی را ضبط کرد Mare Orientale در ماه. ویدئو با استفاده از MoonKAM در سفینه فضایی GRAIL's Ebb 7-8 آوریل 2012. اعتبار: NASA/JPL-Caltech/Sally Ride Science.

در طول ماموریت اصلی، دو فضاپیمای GRAIL در مدار 55 کیلومتری سطح ماه قرار داشتند. این فاصله نزدیک به این دلیل بود که GRAIL بهترین داده های میدان گرانشی را برای هر سیاره، از جمله زمین، تولید می کند.

زوبر گفت: «GRACE هنوز در حال جمع‌آوری داده‌ها است، اما از آنجایی که GRACE باید در مداری در ارتفاع 500 کیلومتری باشد. "هیچ چیز بهتر از مدار پایین نیست."

زوبر گفت که تیم GRAIL از GRACE آموخته و توانسته است "برخی بهبودهای معقول" انجام دهد. آنها همچنین پیشنهاد کردند که این فناوری باید برای هر جرم سیاره ای در منظومه شمسی استفاده شود، و یک ایده وسوسه انگیز را مطرح کردند: "تجسم، نقشه جریان های زیرین."

GRAIL ماموریت علمی اولیه خود را در ماه مه 2013 به پایان می رساند و در حال حاضر در یک ماموریت توسعه یافته عمل می کند که در آن ارتفاع فضاپیما به 23 کیلومتر از سطح کاهش یافته است. سامی اسمار، یکی از اعضای تیم GRAIL، گفت: "ما در حال باز کردن پنجره ای از نظر ژئوفیزیک هستیم و به زودی نتایج مجموعه داده های جدید را خواهید شنید."

در کنفرانس اتحادیه ژئوفیزیک نجومی، زوبر گفت که در 6 دسامبر 2012، این تیم فضاپیما را تا ارتفاع 11 کیلومتری از سطح ماه پایین می آورد.

مفهوم هنرمند از ماموریت GRAIL، با دو فضاپیمای پشت سر هم که به دور ماه می چرخند تا میدان گرانشی را با جزئیات بی سابقه اندازه گیری کنند. اعتبار: NASA/JPL.

این ماموریت طولانی مدت به زودی در اواسط دسامبر به پایان می رسد و اندکی پس از آن این دو فضاپیما عمداً در سطح ماه نابود می شوند. این تیم گفت که آنها هنوز در حال تدوین ایده هایی برای سناریوی اعتصاب هستند و در حال بررسی امکان هدف قرار دادن اعتصابات هستند زیرا در محدوده دید ابزارها قرار دارند.

ماه و رابطه آن با زمین و خورشید توسط بشر از دوران باستان تا به امروز با شدت و موفقیت بیشتر و بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته است. ثمرات این پژوهش، تا سال‌های اخیر، در بسیاری از تک‌نگاشتها و کتاب‌های درسی ارائه شده است. بررسی مطالعات قبلی از حوصله این مقاله خارج است و در این بحث خواننده را بدون پرداختن به جزئیات و تنها زمانی که جدیدترین داده ها مورد بحث قرار می گیرد به آنها ارجاع می دهیم. سطح ماه عمدتاً از دهانه های زیادی تشکیل شده است که در نتیجه برخورد با شهاب سنگ های غول پیکر ایجاد شده اند. این امر به ویژه در مورد سمت نامرئی ماه و مناطق قاره ای در سمت مرئی آن صدق می کند. دریاهای مدور بزرگ: دریای باران، دریای شفاف، دریای بحران، دریای شهد، دریای رطوبت و دریای شرقی – در نتیجه برخورد با شهاب‌سنگ‌های عظیم و دریاهای کم‌عمق و نامنظم از مناطق پرآب با مواد آذرین تشکیل شده‌اند که قاره‌های اولیه مشابه مناطق قاره‌های مدرن را می‌پوشانند. این دریاهای کم عمق دارای رشته‌کوه‌هایی هستند که از میان مواد تاریک و صاف ظاهر می‌شوند و ممکن است مناطقی را بپوشانند که دریاهای «تصادفی» هستند که خطوط کلی آن‌ها در اثر رویدادهای بعدی پاک شده‌اند. اگر چنین برخوردهایی در زمین اتفاق می افتاد (که اجتناب ناپذیر به نظر می رسد)، تمام سنگ های زمینی که قبل از برخورد وجود داشتند به آوار تبدیل می شدند. از آنجایی که سنگ های آذرین و رسوبی به مدت 3.5 سال در سطح زمین حفظ شده اند، چنین برخوردهای متعددی باید در دوره زمانی قبلی رخ داده باشد. دهانه های تابشی (اغلب اندازه کوچک) و تعدادی دهانه بزرگ بدون پرتو بدون شک در تمام دوران های زمین شناسی زمان تشکیل شده اند. دریاهای بزرگ به شکل جریان های گدازه یا خاکستر آتشفشانی یا دریاچه های آب هستند.

البته این درست نیست، همانطور که عدم وجود آب در صخره های ماه نشان می دهد، اما انتخاب بین احتمالات دیگر همچنان باز است. همچنین دهانه های انفجار درون زا وجود دارد و برخی از دانشمندان بر این باورند که کالدراها در ماه وجود دارند. نویسنده این فصل به وجود کالدراهای بزرگ در ماه شک دارد. ثابت های فیزیکی ماه و مدار آن به خوبی شناخته شده است. برخی از آنها در جدول نشان داده شده است.

میدان گرانشی ماه

میدان گرانشی ماه با استفاده از ماهواره‌هایی که به دور ماه می‌گردند، با جزئیات بسیار مورد مطالعه قرار گرفته است. مشخص شده است که این میدان را می توان با سری های معمولی در هارمونیک های کروی تنها در صورت استفاده از تعداد زیادی اصطلاح نشان داد. مایکل و همکارانش جزئی ترین جداول را برای ثابت های موجود در معادله گردآوری کرده اند.

نویسندگان خاطرنشان می‌کنند که برای توصیف ریاضی میدان گرانشی، عبارت‌هایی تا مرتبه 13 مورد نیاز است، و حتی در این مورد ثابت‌ها کاهش نمی‌یابند، که نشان می‌دهد میدان گرانشی ماه از آنچه انتظار داشتیم فاصله دارد. با مطالعه حرکت یک جسم کوچک در میدان نیروهای گرانشی زمین، ماه و خورشید، با در نظر گرفتن نیروهای گریز از مرکز چرخش، به دست آورید. در مورد دوم، عبارت های زیر C 2.0 باید برابر با صفر باشد، که درست نیست. از این نتیجه می شود که توزیع جرم ها در داخل ماه بسیار ناهموار است.

که در آن A، B و C گشتاورهای اینرسی هستند: A - نسبت به محور مستقیم به زمین، B - نسبت به محور شرق به غرب و C - نسبت به محور قطبی، توسط کوزیل به دقت مورد مطالعه قرار گرفتند. به کتاب های ماه، آنها را به ترتیب برابر با 3.984 * 10 -4، 6.294*10 -4 و 2.310*10 -4 یافتند. کوپال مقادیر بسیار مشابهی را برای ثابت های یکسان به دست آورد. مقادیر نظری برای یک ماه پلاستیکی تحت تأثیر نیروهای جزر و مد و گریز از مرکز برابر با 0.94 * 10 -5، 3.75 * 10 -5 و 2.81 * 10 -5 است. این دوباره نشان می دهد که ماه یک جسم بسیار جامد است و از زمان های قدیم چنین بوده است. تخمین مقادیر گشتاورهای اینرسی نشان می دهد که آنها نزدیک به 0.4 Ma 2 هستند که در آن M و a جرم و شعاع ماه هستند. این مقدار برای یک توپ با چگالی یکنواخت معمول است. البته نواحی سطح ماه تا یک عمق معین از ماده کم چگالی تشکیل شده و باید مقدار لحظه های اینرسی را تا حدودی کاهش دهد. این مناطق کم تراکم عمدتاً در سمت دور واقع شده اند (ضخامت احتمالی 30 کیلومتر) و مسئول شکل نامنظم ماه، گشتاورهای اینرسی و جابجایی مرکز جرم به میزان 2-3 کیلومتر نسبت به مرکز ماه هستند. شکل.

شکل بیضوی سه محوری غیرتعادل ماه برای مدت طولانی برای دانشمندان یک معما بوده است. توضیحات مختلفی برای این پدیده ارائه شده است.

1) ماه ممکن است یک جسم نسبتاً جامد باشد که قادر به حفظ شکل غیرتعادلی باشد، اما این منشا آن را توضیح نمی دهد.

2) دماهای پایین تر در قطب ها منجر به چگالی بیشتر ماده و شعاع های کوچکتر در این مناطق می شود، اما این تفاوت بین گشتاورهای اینرسی A و B را توضیح نمی دهد.

3) جریان های همرفتی در ماه که از قطب ها بالا می روند و در استوا پایین می آیند، باید منجر به کاهش جرم در قطب ها و افزایش جرم در استوا می شد، اما در این مورد دوباره گشتاورهای اینرسی A و B می شد. باید برابر باشد ممکن است ترکیب خاصی از فرضیه دوم و سوم از نوع بسیار خاص در حال تحقق باشد.

4) ماه از اجسام با چگالی های مختلف انباشته شده است که تفاوت ممان های اینرسی را توضیح می دهد. اگر فرآیندهای همرفتی صورت می گرفت، ماه در دوره ای از شکل گیری خود تقریباً باید کاملاً مذاب می شد، زیرا به گفته چاندراسخار، همرفت دو سلولی فقط با یک هسته کوچک امکان پذیر است. همرفت در ماه باید آنقدر عمیق باشد که برخلاف زمین، کوه های چین خورده روی آن تشکیل نشوند. بوکر از همرفت تک سلولی حمایت می‌کند، که اگر جریان صعودی روی نیمکره مرئی باشد، منجر به ارتفاع بالاتر در سمت نامرئی ماه می‌شود.

مولر و شوگرن نشان دادند که در نواحی مختلف سمت مرئی ماه تجمعات قابل توجهی از توده ها به نام ماسکون وجود دارد که در بیشتر موارد با ماریای دایره ای منشأ ضربه و احتمالاً در همه موارد مربوط به وجود توده های موضعی خاص است. . این ماسکون ها بر اساس مشاهدات ماهواره های مصنوعی قمری و با اندازه گیری مستقیم سرعت آنها کشف و نقشه برداری شدند. مولر و شوگرن معتقدند که مشاهدات برای طول های جغرافیایی بین 100 تا 100- درجه و برای عرض های جغرافیایی بین 50- تا 50 درجه قابل اعتماد هستند. ناهنجاری های گرانش مثبت قابل توجه در دریاهای باران، شفافیت، بحران، شهد و رطوبت قابل اعتماد هستند، و همچنین یک ناهنجاری مثبت که کمی در شمال غربی مرکز قرص ماه مشاهده می شود. دریای شرق نمونه ای از ناهنجاری است که بخشی مثبت و بخشی منفی است. سایر ناهنجاری های مثبت و منفی احتمالاً در محدوده خطای مشاهده هستند. ناهنجاری منفی در خلیج رنگین کمان توسط نویسندگان به عنوان یک پدیده واقعی در نظر گرفته شده است. آن‌ها همچنین ناهنجاری‌های منفی را در سیرک‌های بطلمیوسی و الباتانی به اندازه 87 میلی‌گال شناسایی کردند که توسط فضاپیمای آپولو 12 هنگام نزدیک شدن به محل فرود مشاهده شد. بوکر و دیگران مقدار جرم اضافی مورد نیاز برای بدست آوردن حدود 100 بار را تخمین زده اند. از آنجایی که این تشکل‌ها قدیمی هستند، ناهنجاری‌های گرانشی باید برای چندین قرن در ماه باقی بمانند، که نشان می‌دهد ماه جسمی با سختی بسیار بالا بوده و هست. دو راه برای توضیح این پدیده ها پیشنهاد شده است.

1) فرض بر این است که ماده درون ماه، به دلیل فرآیندهای مختلف، در فرورفتگی هایی که در نتیجه تعامل با اجسامی که مسئول تشکیل دریاها هستند، به سطح آمده است.

2) اعتقاد بر این است که ماسکون ها از بقایای خود اجسام خارجی در حال برخورد به همراه ماده اصلی تشکیل شده اند که فرورفتگی های ایجاد شده در نتیجه برخورد ضربه را پر می کنند.

اگر مبنای تشکیل ماسکون ها جریان های گدازه ای از اعماق ماه در نظر گرفته شود، باید در نظر داشت که برای ایجاد چنین رسوباتی فشار بیش از حد حدود 50-100 بار لازم است. هیچ منبعی برای چنین فشاری بر روی ماه وجود ندارد. این احتمال وجود دارد که این ماده به داخل فرورفتگی‌های عظیمی که در نتیجه برخوردهای عظیم از مناطق اطراف ایجاد شده بود، سرازیر شده باشد. این احتمال وجود دارد که امواج ون دورن در لایه سطحی بسیار خرد شده ماه بتواند چنین فرآیندی را ایجاد کند، اما پس از آن فرضیات خاصی برای توضیح جرم اضافی در واحد سطح مورد نیاز است. اگر گدازه از زیر نواحی مجاور به نواحی دریایی سرازیر شود، جرم اضافی را می توان توضیح داد. اخیرا، شوگرن به این نتیجه رسید که جرم اضافی دریای آرامش در یک صفحه نزدیک به سطح است که می‌توانست توسط چنین جریان‌های گدازه‌ای تشکیل شده باشد.

بر اساس فرضیه دیگری، صخره های داخل ماه به عنوان ماده جامد به حفره های غول پیکری که در لحظه ظهور دریاها شکل گرفته بودند، حرکت کردند. سنگ ها تراکم بالاتری نسبت به اکثر سنگ های سطحی داشتند. اگر آنها تا زمانی که تعادل ایزواستاتیک رخ دهد حرکت می کردند، ناهنجاری های گرانشی وجود نداشتند. اگر تعادل ایزواستاتیک حاصل نشود، ناهنجاری های منفی ظاهر می شوند. اگر از مرز تعادل ایزواستاتیک در نتیجه جابجایی زیاد ماده در حال افزایش عبور داده شود، یا جرم توسط جریان گدازه یا سنگ تکه تکه شده افزایش یابد، یک ناهنجاری مثبت رخ می دهد. در این مورد، باید فرض کرد که در یک بسیار پراکنده

تنش بسیار زیادی در سنگ های زیرین ایجاد می شود. این توضیح ممکن است، اما بعید است.

به طور کلی پذیرفته شده است که قسمت های بیرونی ماه استرس قابل توجهی را تحمل می کنند و گرمایش در ماه منجر به ایجاد یک توده مذاب می شود که در حوضه های دریایی فشرده می شود. این ذوب نسبی روی زمین باعث تولید سنگ‌هایی می‌شود که در حالت جامد (و حتی در حالت مایع چگالی کمتری) نسبت به سنگ‌هایی که از آن‌ها تشکیل شده‌اند، چگالی کمتری دارند. در زمین، جریان های گدازه رشته کوه هایی با ناهنجاری های گرانش مثبت را تشکیل می دهند. در ماه، زمین های پست دریاها پر می شوند. شاید بازالت تیتانیوم-آهن با چگالی بالا بتواند چنین ماده ای باشد. با این حال، شکاف ها و شیارهای متعدد روی سطح ماه این فرضیه را که پوسته بیرونی ماه می تواند استرس زیادی را تحمل کند، تایید نمی کند.

چنین مکانیزمی برای تشکیل صخره ها در سطح ماه شامل پرتاب خالص سنگ ها به اندازه حاصلضرب مساحت دریاها در عمق حدود 50 کیلومتری است و این امر ناگزیر باید منجر به تشکیل یک لایه ای از سنگ های پرتاب شده به ضخامت 1/10 در منطقه ای 10 برابر بیشتر از مساحت Mare Monsim و Seas of Tranquility. نویسنده این فصل، بر اساس عکس های موجود از سطح ماه، در صحت این دیدگاه تردید دارد.

این فرضیه که ماسکون ها بقایای اجسام خارجی هستند که با ماه برخورد کرده اند بر اساس تعدادی فرضیه است، یعنی برخورد با سرعتی فقط کمی بیشتر از سرعت فرار برای ماه اتفاق می افتد، که ویژگی های برخورد می تواند باشد. بر اساس پارامترهای انرژی انفجارهای هسته‌ای و در مورد ماریا قمری، و اینکه حجم خالص «پرتاب» سنگ‌های ماه برابر با حجم برخورد جسم با ماه است. این توضیح دلالت بر نوعی «پر کردن» دارد. با توجه به دشواری حفظ ماسکون ها، اگر فضای داخلی ماه در نقطه ذوب سنگ ها باشد، فرض بر این است که پر شدن در هنگام برخورد، از طریق فرآیندهایی که ون دورن توصیف کرده است، رخ داده است. مهم است که بین توده های مورد نیاز برای تشکیل ماسکون ها و توده های لازم برای تشکیل دریاها مطابقت تقریبی وجود داشته باشد. جرم بیش از حد بزرگ ماسکون ماری مونس و ماسکون های دریاهای دیگر و ادامه حیات آنها برای اعصار (احتمالاً 4.0 * 10 9 سال) نشان می دهد که ماه جسمی جامدتر و با دمای پایین تر از زمین است و در که تعادل ایزواستاتیک در حدود 10 7 سال برقرار می شود. به نظر می رسد که فرضیه جریان های عظیم گدازه و جابجایی های بسیار زیاد ماده از ناحیه درونی ماه با حفظ این ساختارهای عظیم در طی چندین سال سازگاری ندارد.

جالب اینجاست که ارتفاع سنج لیزری فضاپیمای آپولو 15 نشان داد که تفاوت های زیادی در ارتفاع برای قسمت های مختلف سطح ماه وجود دارد. مناطق نیمکره مرئی، به طور کلی، حدود 2 کیلومتر پایین تر قرار دارند و نیمکره نامرئی نسبت به کره ای که در مرکز جرم قرار دارد، بالاتر است. علاوه بر این، نقاط عمیق‌تری که تاکنون شناسایی شده‌اند در دریاهای مدور قرار دارند، که البته به این معنی است که توده‌هایی از مواد با چگالی بالا باید زیر سطح این مناطق قرار بگیرند. در سمت نامرئی ماه نیز یک دهانه بسیار عمیق وان دو گراف با خطوط نامنظم وجود دارد و به طور طبیعی این سوال در مورد وجود یک ماسکون در این منطقه مطرح می شود.

سطح ماه

سطح ماه با دهانه ها و مناطق وسیع و مسطح پوشیده شده است. دهانه ها عمدتاً منشأ برخورد دارند، اما، البته، آتشفشانی نیز وجود دارد. دهانه‌های ضربه‌ای دارای اندازه‌هایی از میکروسکوپی تا مناطق غول‌پیکر ماریا قمری با قطر صدها کیلومتر هستند. مناطق در سنین مختلف هستند. مناطق قدیمی و بسیار متراکم احتمالاً بین 4.0 تا 4.6 میلیارد سال قدمت دارند. دهانه های جدا شده و نادر مناطقی را می پوشانند که در طول زمان زمین شناسی تشکیل شده اند. این دهانه ها توسط بسیاری از محققان با دقت زیادی مورد مطالعه قرار گرفته اند. با این حال، آنها عمدتاً رویدادهای تصادفی را نشان می دهند و اطلاعات کمی در مورد تاریخ ماه نشان می دهند. بطلمیوس و البتانی ناهنجاری‌های گرانشی منفی تقریباً 87 میلی‌گال دارند و بنابراین نشان می‌دهند که این دهانه‌های قدیمی در اوایل تاریخ روی ماه جامد پدید آمده‌اند و حالت جامد تا به امروز ادامه دارد. متأسفانه نمی توان گفت دقیقاً چه رژیم دمایی با این واقعیت سازگار است. دهانه‌های بزرگ دارای قله‌های مرکزی هستند که نشان می‌دهد یک "کمانک" از مواد وجود دارد یا اینکه قطعه‌ای از جسم خارجی وجود دارد که به ماه برخورد کرده است. شاید توضیح اول درست تر باشد.

همچنین دهانه های آتشفشان مانندی در ماه وجود دارد. اینها شامل دهانه هایی است که توسط مناطق تاریک احاطه شده اند و مجموعه ای از دهانه ها در امتداد شکاف های پیچ در پیچ. شکاف دیوی شامل یک خط تقریبا مستقیم از دهانه ها است که ممکن است دهانه درون زا یا برخوردی ناشی از برخورد با اجسامی مانند سر دنباله دار باشد که توسط میدان گرانشی ماه به قطعات زیادی شکسته شده است. در بسیاری از موارد دشوار است که بگوییم دهانه های کوچک دیگر به این کلاس تعلق دارند یا خیر. حل این مشکل نیازمند تلاش قابل توجهی بود. بسیاری از این دهانه ها دهانه های پهنی دارند که گویی در اثر خروج گازها ایجاد شده اند. (بخار مشخص ترین گاز آتشفشانی روی زمین است! این گازها در ماه بسیار خشک چیست؟ آیا آب در جایی در ناحیه داخلی با آهن واکنش داده و هیدروژن آزاد می کند یا مونوکسید کربن یا چیز دیگری است؟) در برخی ساختارهای محلی جریان های گدازه ای در نقاطی به ویژه در Mare Monsim و در دریای آرامش مشاهده می شود. علاوه بر این، تپه های ماریا، واقع در منطقه استوایی غربی، به نظر می رسد نشانه هایی از آتشفشانی داشته باشد.

دریاهای بزرگ دریچه های وسیعی هستند که معمولاً تصور می شود گدازه هستند، اما ممکن است خاکستر آتشفشانی یا سنگ تب زا باشند. جریان‌های گدازه‌ای که روی سطح زمین پدیدار می‌شوند معمولاً کف‌آلود هستند و جریان‌های بیرون‌آمده در سطح ماه، جایی که حداقل در حال حاضر خلاء عمیقی وجود دارد، باید یکسان باشند، حتی اگر توده‌های مذاب حاوی مواد فرار کمتری باشند. آنچه در حال حاضر مشاهده می شود، خاک هایی متشکل از ذرات ریز خرد شده کریستالی و شیشه ای است که قطعات سنگ های کریستالی در آنها غوطه ور شده است. این قطعات گاهی دارای حفره هایی با دیواره های صاف هستند که باید در حین تبلور یک توده مذاب حاوی حباب های گاز ماکروسکوپیک ایجاد شوند. به نظر می رسد که در برخی از عمق های زیر لایه سطح عایق سخت شده اند. برخورد ریز شهاب‌سنگ‌ها با خاک و سنگ در شکل‌گیری خاک نقش داشته است، اگرچه احتمالاً تا حدی منشأ تب‌زایی دارد.

دریاهای کم عمق بزرگ - اقیانوس طوفان ها، دریای آرامش، دریای فراوانی و دریای ابرها - ناهنجاری های گرانشی قابل توجهی ندارند که با آنها منطبق باشد. بنابراین، جریان ها در حالت تعادل ایزواستاتیک هستند، که نشان می دهد که مواد جریان ها احتمالاً از زیر سطحی که در آن قرار داشته می آید، یا اینکه تعادل ایزواستاتیک برای مناطق وسیعی از سطح برقرار شده است، اما نه برای ماسکون هایی که روی برخی از آنها دراز کشیده اند. عمق زیر سطح این لایه از سنگ های تیره باید بسیار ضخیم و در حد چند کیلومتر باشد، زیرا کوه های منشأ ضربه ای که در ابتدا در این نواحی قرار داشته اند، بیشتر توسط جریان های مذکور پوشیده شده اند. این صخره‌ها می‌توانستند تا حدی در نتیجه فرآیندهای ضربه‌ای قدرتمند که منجر به پدیدار شدن دریاهای بزرگ شد، تخریب شوند، اما در دریاهای کم‌عمق باید «جیب‌های» عمیق و مناطق کم عمق نیز وجود داشته باشد. برای سال‌ها، یک فرضیه رایج این بود که این دریاهای تاریک توسط جریان‌های گدازه‌ای از داخل ماه تشکیل شده‌اند. این فرضیه امروزه رایج است. با این حال، داده‌های لرزه‌ای آنقدر با داده‌های ثبت‌شده روی زمین تفاوت دارند که برای توضیح این اختلافات، لازم است تفاوت‌های مشخص در ساختارهای سطحی فرض شود. بهترین توضیحی که در زمان نگارش این مقاله ارائه شده است این است که سطح ماه از مواد بسیار تکه تکه شده تشکیل شده است و از خاک با سنگ های پراکنده در آن تشکیل شده است (به بحث زیر مراجعه کنید).

تخمین ضخامت سنگ سنگی به طور قابل توجهی متفاوت است. شومیکر و همکاران مقادیر کوچکی از این مقدار را نشان می‌دهند که از عمق 3 تا 6 متر در دهانه‌ای نزدیک به محل فرود محفظه ماه آپولو 11 متغیر است. کوپال بر اساس عمق شیارها بر ضخامت چند صد متری اصرار دارد و سیگر بر اساس بررسی ساختارهای دهانه دیوی معتقد است که ضخامت لایه در این نقطه 1 کیلومتر است. طلا و سوتر نشان می دهند که عمق لایه ماده تکه تکه شده 6-9 کیلومتر است. این تخمین ها به لایه سطحی دریاها اشاره دارد. فرآیندهای برخورد شدید بر سطح قاره ها نیز باید به تشکیل ماده بسیار تکه تکه شده منجر می شد و البته سطح قاره ها نیز در معرض همان بمباران اجسام میکرو و ماکرو شهاب سنگ ها قرار می گرفت. دریاها) از لحظه شکل گیری آنها.

دریاهای بزرگ و بزرگ در نتیجه برخورد با اجسام عظیم به وجود آمدند. ون دورن تئوری موج را برای مطالعه چنین برخوردهایی به کار برد و به ویژه در مورد دریای شرقی، با فرض وجود یک لایه مایع، به توافق خوبی بین شعاع محاسبه شده و واقعی ساختارهای موج مانند اطراف این دریا و سایر دریاها اشاره کرد. 50 کیلومتر ضخامت. با این حال، نمی توان همزمان وجود یک لایه مایع به عمق 50 کیلومتر و در عین حال یک پوسته جامد که رشته کوه های موجود را پشتیبانی می کند، فرض کرد. این امکان وجود دارد که یک لایه بسیار تکه تکه شده از مواد جامد بتواند مانند یک مایع ناقص رفتار کند و امواجی را تحت فرآیندهای پر انرژی تشکیل دهد که پس از کاهش چگالی انرژی به مقادیر پایین تر، جامد می شوند.

کائولا و همکاران نشان دادند که سمت دور ماه حدود 3-4 کیلومتر بالاتر از سمت مرئی است و مرکز شکل به طول 2-3 کیلومتر به طول جغرافیایی 25 درجه شرقی منتقل شده است. این احتمالاً نشان دهنده ضخامت پوسته حدود 30 کیلومتر در سمت دور است و این که پوسته از مواد معدنی غنی از CaO، Al203 و Si02 تشکیل شده است و حاوی مقداری FeO است.

داده‌های فیزیکی روی سطح ماه نشان می‌دهد که در سطح دریاها و قاره‌ها لایه‌ای از سیلیکات‌ها به‌شدت تکه‌تکه شده وجود دارد، که بدن ماه تا اعماق قابل توجهی بسیار جامد است و در بیشتر زمان‌های وجودش چنین بوده است.

مشاهدات لرزه ای

ابزار لرزه نگاری توسط اعضای خدمه فضاپیمای آپولو بر روی سطح ماه نصب شد و اطلاعات به دست آمده با کمک آنها برای درک ساختار درونی ماه ارزش زیادی دارد. اولین و شگفت‌انگیزترین کشف این بود که نرخ تضعیف سیگنال‌های لرزه‌ای روی ماه بسیار کمتر از نرخ تضعیف روی زمین بود. محفظه ماه فضاپیمای آپولو 12 با سرعت 1.68 کیلومتر بر ثانیه به سطح ماه سقوط کرد. انرژی ضربه 3.36 * 10 16 erg بود. فاصله بین محل سقوط و نزدیکترین لرزه نگار 73 کیلومتر است. سیگنالی ثبت شد که پس از حدود 7 دقیقه به حداکثر رسید. پس از ضربه، و سپس به آرامی محو شد

به مدت 54 دقیقه هنگامی که پرتابگر فضاپیمای آپولو 13 بر روی ماه پرتاب شد (سرعت در لحظه برخورد 2.58 کیلومتر بر ثانیه، انرژی ضربه 4.63 * 10 17 erg، فاصله از لرزه‌سنج 135 کیلومتر)، پدیده مشابهی ثبت شد که بیش از آن طول کشید. 200 دقیقه اگر سرعت صوت 6 کیلومتر بر ثانیه بود، امواج صوتی 21600 کیلومتر یا 6 برابر قطر ماه را در 1 ساعت طی می کردند. هر دو موج P و S (هر دو موج فشرده سازی و موج برشی) ثبت شدند. در آخرین پروازها نیز پدیده های مشابهی به ثبت رسیده است.

این نتایج به طور قابل توجهی با مشاهدات روی زمین، که در آن سیگنال ها در عرض چند دقیقه محو می شوند، متفاوت است. سیگنال‌های ضعیف‌تر دیگری از نوع تقریباً مشابه، احتمالاً در نتیجه سقوط اجسام شهاب‌سنگ بر روی سطح ماه مشاهده شد. علاوه بر این، گروه های دیگری از سیگنال ها دریافت شد که الگوی ثبت در آنها بسیار دقیق تکرار شده بود که نشان می داد اعضای گروه سیگنال ها از یک منبع سرچشمه گرفته و در همان مسیرها به سمت لرزه نگارها رفته اند. امواج و انرژی نوسانات دوره طولانی در حجم بسیار کمی، احتمالاً در لایه سطحی، عمدتاً در مجاورت منبع، متمرکز می شوند. چنین فروپاشی آهسته سیگنال ها در زمین مشاهده نمی شود و بنابراین باید تفاوت های قابل توجهی در ویژگی های فیزیکی دو سیاره وجود داشته باشد. بارزترین آنها ماهیت تکه تکه شدن سطح ماه است. این احتمال وجود دارد که هم اقیانوس طوفان و هم دریای آرامش باید لایه‌ای بسیار تکه تکه داشته باشند، مشابه لایه‌ای که در بخش‌هایی از قاره‌ها که در زیر خاک تیره و لایه سنگی دریاها قرار دارند، وجود دارد. لاتام و همکاران ساختار آن را مورد بحث قرار دادند و گلد و ساتر محاسباتی را با استفاده از مدلی از یک لایه غبار با ضخامت چندین کیلومتر با سرعت صوت به صورت خطی با عمق و با انعکاس از لایه بیرونی سطح دریا افزایش دادند. اگر به یاد داشته باشیم که سنگ های کوچکتر از طول موج تأثیر کمی بر انتشار و انعکاس امواج صوتی دارند، این دو مدل مشابه هستند. این احتمال وجود دارد که لایه های سیلیکات جامد رفتار متفاوتی داشته باشند.

تعدادی از سیگنال ها با دقت بالایی بازتولید می شوند و نمی توان آنها را به شهاب سنگ ها نسبت داد؛ بنابراین ماهیتی درون زا دارند. آنها اغلب در حضیض ثبت می شوند و ظاهراً توسط اثر جزر و مدی "روشن" می شوند. انعکاس از توده ها و سطوح مختلف باید رخ دهد. در نتیجه، ناهمگونی های ساختاری گسترده ای نیز باید وجود داشته باشد. این "ماه لرزه ها" به این معنی است که انرژی مکانیکی یا پتانسیل از تعدادی منبع به صورت انرژی ارتعاشی و گرما تلف می شود. می توان چندین منبع چنین انرژی را تصور کرد.

1) ماسکون ها در لایه های عمیق تری فرو می روند.

2) شکل نامنظم ماه به شکل کروی منظم تری تبدیل می شود.

3) با کاهش محور اصلی، مدار ماه بیضی شکل به طور فزاینده ای دایره ای می شود. این اثر به دلایل دیگر می تواند در بالای سایر تغییرات مداری قرار گیرد.

4) فرآیندهای همرفتی در روده های ماه یا جریان های گدازه باعث ایجاد ماه لرزه های "زمین مانند" می شوند.

5) با دور شدن ماه از زمین به دلیل اثرات جزر و مدی، با باقی ماندن یک نیمکره رو به زمین، سرعت چرخش خود را کاهش می دهد و این احتمالاً باعث ایجاد ماه لرزه می شود و انرژی چرخش منبع انرژی لرزه ای است.

6) انقباض و انبساط جزئی به دلیل تغییرات دما در ماه رخ می دهد.

7) سرسره های سنگی. با این حال، به نظر می رسد که این فرآیند میلیاردها سال طول کشیده تا تکمیل شود.

به نظر می رسد که "ماه لرزه ها" در اعماق حدود 800 کیلومتری رخ می دهند و بازتاب هایی که در چنین اعماق رخ می دهد نشان می دهد که ساختار لایه ای در این اعماق وجود دارد. با این حال، هنوز هیچ مدرک قابل اعتمادی مبنی بر وجود یک هسته فلزی وجود ندارد. ممکن است یک لایه بازالتی 20 کیلومتری سنگ سنگی وجود داشته باشد. تا عمق 60 کیلومتری - لایه ای با سرعت موج فشرده سازی برابر با سرعت صوت در آنورتوزیت و. عمیق تر، در عمق نامشخص، ماده ای با سرعت صوت مشخصه دونیت است. بنابراین، ساختار لایه ای احتمالاً شامل یک لایه 20 کیلومتری از بازالت تکه تکه شده، یک لایه 40 کیلومتری آنورتوزیت و سپس یک لایه دونیت با عمق ناشناخته با منبع زلزله و انعکاس ضعیف در عمق تقریباً 800 کیلومتری است. هیچ مدرکی دال بر وجود هسته فلزی وجود ندارد. داده های اخیر نشان می دهد که یک منطقه مرکزی وجود دارد که امواج S" را هدایت نمی کند

و احتمالاً از سیلیکاتهای تا حدی مذاب تشکیل شده است. این "هسته" مرکزی شعاع حدود 700 کیلومتری دارد.

ماه با منابع انرژی پایان ناپذیرش بسیار ساکت‌تر از زمین است که مهم‌ترین آن جابجایی در گوشته ناشی از گرمایش رادیواکتیو است. این است که رشته کوه های غول پیکر، ناهنجاری های گرانشی مثبت و منفی ایجاد می کند، آتشفشان های عظیم و جریان های گدازه ای را به وجود می آورد و قاره ها را به حرکت در می آورد. اگر همرفتی در ماه وجود داشته باشد یا وجود داشته باشد، تأثیرات آن در مقایسه با آنچه در زمین مشاهده می شود باید بسیار ناچیز باشد.

توضیح پدیده های لرزه ای به عنوان پیامد یک لایه تکه تکه شده روی سطح، اساساً با ایده لایه ای از گدازه جامد شده در زیر سطح در تناقض است. در مقابل، خاک ماه حاوی سنگ هایی است که در اثر ذوب شدن به وجود آمده اند و الگوهای پیچیده و با دقت مطالعه شده "ماه لرزه ها" نشان دهنده وجود ساختارهای پیچیده در زیر سطح ماه است.

ترکیب شیمیایی

جدیدترین اندازه‌گیری‌های شعاع ماه، تعیین میانگین چگالی خاک آن 3.36 گرم بر سانتی‌متر مکعب را ممکن کرد، و ماهیت تکه تکه‌شده لایه سطحی نشان می‌دهد که هنگام تخمین چگالی ماده برای کل ماه، تأثیر فضاهای خالی باید در نظر گرفته شود. علاوه بر این، تراکم زیر خاک ممکن است در اثر دماهای بالا به میزان بیشتری نسبت به افزایش در اثر فشارهای بالا کاهش یابد. این دوباره نشان می دهد که چگالی مواد معدنی ممکن است در شرایط آزمایشگاهی بالاتر باشد. شاید مقدار 3.4 g/cm3 تخمین قابل قبولی برای مقدار متوسط این پارامتر باشد. چگالی متوسط کندریت های نوع L و H در شرایط فشار کم در محدوده 3.57 و 3.76 g/cm3 یا 3.68 و 3.85 g/cm3 در صورت وجود کانی های سنگین است. چگالی خاک زمین در دما و فشار پایین می تواند حدود 4 گرم بر سانتی متر مکعب باشد. در نتیجه، ماه یا آهن کمتر یا مقادیر بیشتری از آب و ترکیبات کربن نسبت به سنگ‌های زمین دارد. محتوای کم آب و ترکیبات کربن در مواد سطحی با فرضیه دوم تناقض دارد. سیلیکات ها، همانطور که با تجزیه و تحلیل شهاب سنگ هایی با محتوای آهن بیش از 10 درصد وزنی نشان داده شده است، می توانند چگالی مورد نیاز را فراهم کنند. کندریت های کربنی نوع III نیز این چگالی را دارند. غلظت پتاسیم در این شهاب‌سنگ‌ها کمتر از سایر کندریت‌ها است و به جای 850 پی‌پی‌ام، حدود 360 پی‌پی‌ام است. این فراوانی نسبی کمتر پتاسیم و غلظت‌های قابل مقایسه اورانیوم و توریم به ماه سرد اولیه اجازه می‌دهد تا در طول دوران زمین‌شناسی زیر نقطه ذوب سیلیکات باقی بماند.

ونکه، در یک بررسی بسیار جامع از شیمی ماه، به این نتیجه رسید که مواد سطح ماه را می توان مخلوطی از دو جزء در نظر گرفت: یکی متراکم شده در دمای بالا و دیگری دارای ترکیب شهاب سنگی متوسط. نسبت K به U حدود 2000 است، در حالی که در شهاب سنگ های کندریتی به 60 یا 80 هزار می رسد. این به دلیل افزایش قابل توجه غلظت U و سایر عناصری است که در دماهای بالا متراکم می شوند. جالب توجه است که این نسبت برای سنگ های زمینی تقریباً 10000 است که نشان دهنده افزایش نسبت میعانات با دمای بالا در زمین است.

اولین داده ها در مورد ترکیب شیمیایی سنگ های ماه که توسط ترکویچ و همکاران بر اساس مشاهدات با استفاده از فضاپیمای Surveyor 5 - Surveyor 7 به دست آمده است، نشان می دهد که سطح دریاها حاوی بازالت با محتوای بالای تیتانیوم است و قاره ها دارای مقادیر بالایی هستند. غلظت آلومینیوم و کلسیم و غلظت کم آهن. این نتایج بعداً با مطالعه دقیق تر ترکیب نمونه های سنگی ماه که توسط خدمه فضاپیمای آپولو به زمین تحویل داده شد، کاملاً تأیید شد. چندین نوع مختلف سنگ در سطح ماه وجود دارد. به نظر می رسد مناطق دریایی عمدتاً از سنگ های بازالتی و مواد ریز خرد شده تشکیل شده است. مناطق قاره‌ای از سنگ‌هایی ساخته شده‌اند که با غلظت بالایی از فلدسپات کلسیم، موادی مانند آنورتوزیت مشخص می‌شوند. علاوه بر این، منطقه نزدیک دهانه فرا مائورو، جایی که خدمه فضاپیمای آپولو 14 "فرود" کردند، شامل چیزی است که ما KREEP می نامیم، یعنی ماده ای که با محتوای بالای پتاسیم، خاک کمیاب مشخص می شود.

عناصر و فسفر شهاب‌سنگ‌های آنورتوزیت یا KREEP هرگز مشاهده نشده‌اند و هیچ سنگ ماه دیگری در میان شهاب‌سنگ‌ها یافت نمی‌شود. انواع دیگری از سنگ ها نیز کشف شده اند که ظاهراً کمیاب هستند.

تفاوت های قابل توجهی در ترکیب شیمیایی مواد قمری، زمینی و شهاب سنگی وجود دارد.

یک تفاوت بسیار عجیب در ترکیب شیمیایی مربوط به یوروپیوم است. این عنصر در محیط های با کاهش شدید دو ظرفیتی و در شرایط کم کاهشی سه ظرفیتی است. در سنگ‌های سطح ماه، یوروپیوم تمایل آشکاری به پیروی از استرانسیوم دو ظرفیتی و تمایل ضعیفی برای رفتار مانند سایر عناصر خاکی کمیاب سه ظرفیتی نشان می‌دهد. این نشان می دهد که سنگ های سطح ماه در شرایط بسیار کاهشی تشکیل شده اند. فقط اجزاء فلزی کوچکی از آهن و نیکل شناسایی شده است و هنوز مشخص نیست که آیا آنها منشأ قمری دارند یا قطعاتی از شهاب سنگ ها. سولفید آهن فقط در مقادیر کم یافت می شود. شگفت انگیزترین این واقعیت است که غلظت تیتانیوم در برخی از بازالت های قمری بسیار بیشتر از بازالت های زمینی است.

خواص فیزیکی این سنگ های سیلیکات جالب توجه است. خاک های بازالت از قطعات بسیار کوچک کریستالی و شیشه ای تشکیل شده است. به نظر می رسد که برش ها خاک متخلخل هستند. سنگ هایی وجود دارند که از مذاب مایع متبلور شده اند و گاهی اوقات حاوی حباب های صاف هستند که نشان می دهد حباب های گاز در طول فرآیند انجماد وجود داشته است. "نمونه خلقت" 15415 به طور کامل از کره های فلدسپات کلسیم منجمد شده تشکیل شده است. سنگ‌های ماه اغلب حاوی ادخال‌های سیلیکات گرد هستند که خواص فیزیکی مشابه غضروف‌های شهاب‌سنگ دارند، اما ترکیب شیمیایی متفاوتی دارند. با این حال، هیچ قطعه شهاب سنگی شناسایی نشده است، که نشان می دهد شهاب سنگ هایی که بر ماه برخورد می کنند به قطعات بسیار کوچک شکسته می شوند. علاوه بر این، سنگ های ماه از نظر ترکیب شیمیایی با سنگ های شهاب سنگی متفاوت هستند.

از آنجایی که ماه جو ندارد، می توان تشعشعات پرانرژی را مشاهده کرد که توسط عناصر رادیواکتیو در ارتفاعات بالای سطح ماه منتشر می شود. چنین مشاهداتی توسط آرنولد هنگام تهیه برنامه پرواز به ماه برنامه ریزی شده بود و اخیراً توسط اعضای خدمه فضاپیمای آپولو 15 - آپولو 17 با موفقیت انجام شد. این مطالعات نشان می دهد که مناطق دریایی دارای غلظت بیشتری از پتاسیم، اورانیوم و توریم نسبت به مناطق قاره ای هستند و غلظت های متفاوتی از این عناصر در مناطق وسیعی از سطح دریا ثبت شده است. علاوه بر این، نسبت غلظت پتاسیم به اورانیوم همیشه کمتر از سنگ های زمینی است. این داده ها با تجزیه و تحلیل سنگ های ماه که به زمین آورده شده اند تأیید می شوند و نشان می دهند که مناطق وسیعی از سطح ماه با تفاوت های شیمیایی مشخص می شود. آدلر و همکاران، با مطالعه فلورسانس پرتو ایکس سنگ های ماه در هنگام روشن شدن توسط اشعه ایکس خورشیدی، نشان دادند که مناطق قاره ای، به طور کلی، حاوی عناصر بیشتری هستند که مشخصه سنگ های آنورتوزیتی هستند. متأسفانه مطالعات دقیق و گسترده تری از این نوع که کل سطح ماه را پوشش می دهد هنوز انجام نشده است.

به نظر محتمل است که از ابتدایی ترین مرحله وجود ماه ذوب پیوسته در مقیاس محدود وجود داشته است. به نظر می رسد با گسترش مطالعه نمونه های قمری، این موضوع تأیید شود. جریان‌های گدازه‌ای کوچک که در مکان‌های مختلف یافت می‌شوند ممکن است منشأ جدیدتری داشته باشند. اگر از اعماق ماه بیرون بیایند، می توانند اطلاعاتی در مورد ترکیب شیمیایی اعماق ماه ارائه دهند که بسیار ارزشمند خواهد بود. تصور می‌شد که خدمه فضاپیمای آپولو 16 که در نزدیکی دهانه دکارت فرود می‌آیند، سنگ‌های آتشفشانی جدیدتری پیدا می‌کنند، اما معلوم شد که محل با سنگ‌های آنورتوزیت باستانی پوشیده شده است. خدمه فضاپیمای آپولو 17 باید در خلیج تاریکی در Mare Serenity، نزدیک دهانه Littrow فرود بیایند، جایی که نشانه های بسیار واضحی از جریان گدازه وجود دارد. اگر این جریان از عمق کم بیرون می‌آمد، این سوال پیش می‌آید: چگونه یک ماسکون بزرگ می‌تواند در دریای شفافیت زنده بماند، زیرا روده‌های ماه در این مورد باید دمای بالایی داشته باشند، با شروع از منبع محلی سنگ تاریک مشخص شده و تا اعماق زیاد؟ نتیجه این است که جریان آتشفشانی، اگر وجود داشته باشد، از اعماق درون آمده است و ماه یک پوسته بیرونی بسیار سخت دارد. نمونه‌های صخره‌ای که از این سایت ارائه می‌شوند اطلاعاتی در مورد ترکیب داخلی ماه ارائه می‌دهند.

مواد کربنیک

هیچ مدرکی برای اثبات وجود اشکال زیستی زنده یا فسیلی در ماه یافت نشده است. غلظت کل کربن در تمام نمونه‌های سنگ قمری مورد مطالعه بین 30 تا 230 قسمت در میلیون متغیر است که غلظت کربن در خاک بیشتر از سنگ‌های کریستالی است. غلظت نیتروژن کمی کمتر از کربن است.

تجزیه و تحلیل شیمیایی وجود هیدروکربن ها، ترکیبات کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن را تایید کرد، اما به طور کلی در غلظت های بسیار کم که به سختی می توان مطمئن شد که آنها مواد درون زا هستند و نتیجه آلودگی زمین نیستند. کروماتوگراف گازی و طیف‌سنج جرمی آنقدر حساس هستند که می‌توانند برخی از آلاینده‌ها را در محدوده غلظت‌های پایین 9-10 شناسایی کنند. همه محققان ترکیبات هیدروکربنی مختلف حاوی حداکثر شش اتم کربن یا بیشتر و ترکیبات رایج تر و ساده تر کربن با اکسیژن، هیدروژن و نیتروژن را یافتند. جالب ترین ترکیبات از نقطه نظر وجود اشکال بیولوژیکی ماده توسط چند محقق شناسایی شده است. ناگی و همکاران علاوه بر اوره و آمونیاک، گلیسین، آلانین و اتانولامین را کشف کردند. فاکس و همکاران گلیسین و آلانین را در عصاره های آبی غیرهیدرولیز شده یافتند و علاوه بر این، وجود اسید گلوتامیک، اسید آسپارتیک، سرین و ترئونین را در عصاره ها پس از هیدرولیز یافتند. غلظت این مواد حدود 50 قسمت در 109 بود. هاجسون و همکاران پورفیرین را شناسایی کردند، اما وجود آن را با آلودگی سنگ های ماه توسط گازهای نازل موتور موشک مرتبط کردند. با در نظر گرفتن مقادیر بسیار ناچیز مواد کشف شده، لازم است محتوای این ترکیبات در سایر نمونه های خاک قمری اثبات شود و نمونه برداری برای آنالیز با دقت ویژه و اجتناب از آلودگی آنها ضروری است. به احتمال زیاد ترکیبات زیادی با افزودن محلول های شیمیایی به نمونه های مورد مطالعه سنگ های قمری تشکیل شده اند، زیرا سنگ های قمری حاوی اتم های فعال کربن و عناصر دیگری هستند که با باد خورشیدی روی سطح ماه می افتند. Abell و همکاران، به طور خاص، تشکیل دوتریوم متان C D 4 را هنگام استفاده از آب دوتریوم D 2 0 به جای آب معمولی H 2 0 ثابت کردند. آب در نمونه های ماه

خاک در غلظت های بسیار کمی وجود دارد که تشخیص آلودگی آب درون زا و زمین بسیار دشوار است.

عصر ماه

هنگام مطالعه سن سنگ های قمری، از دو روش تعیین استفاده می شود. با فرض اینکه سنگ های ماه از مواد شهاب سنگی منشأ گرفته اند، زمان جدا شدن سنگ های سطح ماه از ماده منشأ شهاب سنگ مشخص می شود. این زمان به عنوان "عصر مدل" شناخته می شود. هنگام محاسبه سنین Rb 87 - Sr 87 یا سنین اورانیوم-سرب و توریم-سرب، فرض می شود که نسبت غلظت روبیدیم به استرانسیم یا اورانیوم و توریم به سرب از زمان جداسازی تغییر نکرده است. روش دوم تعیین سن سنگ ها، زمانی را مشخص می کند که نمونه مورد مطالعه آخرین بار در حالت مذاب بوده یا زمانی که ایزوتوپ های عناصر به طور مساوی بین کانی های نمونه سنگ مورد مطالعه توزیع شده اند. این یک "عصر همزون" است. سن مدل Rb 87 - Sr 87 برای اکثر نمونه های خاک قمری مورد مطالعه حدود 4.6 ایون (4.6 10 9 سال) است. بر اساس مطالعات انجام شده بر روی شهاب سنگ های آکندریتی بازالتی، این زمان برای تشکیل Sr 87 در اکثر نمونه ها از استرانسیوم اولیه در 4.6 سال است. سن ایزوکرونی سنگ ها از 3.3 تا 4.1 یون متغیر است. این به این معنی است که ترکیب کلی سنگ ها در رابطه با روبیدیم و استرانسیم به این شکل در 4.6 سال پیش شکل گرفته است و در طی فرآیند گرمایش مکرر که در لحظات ایزوکرونی بعدی رخ می دهد، تغییری نکرده است. جریان های خاکستر در این دوره های بعدی منجر به جداسازی ذوب مایع و بقایای جامد نشد، که احتمالاً به دلیل میدان گرانشی ضعیف ماه بود، که در آن حفره هایی از توده های نیمه مذاب به لایه های متشکل از فازهای مایع و جامد جدا نمی شدند. ، یا در اثر ذوب کامل محفظه های بازالت ایجاد شده است، به طوری که شکنش رخ نمی دهد. در 40 -Ar 40 سن به طور کلی با سن Rb 87 - Sr 87 هم زمان است، زیرا آرگون در آخرین مرحله گرمایش متلاشی می شود. سن اورانیوم-سرب و توریم-سرب سنگ ها تصویر پیچیده تری را ارائه می دهد و با سنین Rb 87 - Sr 87 مطابقت ندارد، ظاهراً به دلیل از بین رفتن سرب در فضای اطراف، احتمالاً به دلیل تبخیر. جالب است بدانید که سن ایزوکرونی تعداد زیادی از نمونه های خاک مورد مطالعه و بسیاری از نمونه های کریستالی دارای مقادیری در محدوده 4.3-4.6 زون هستند.

از آنجایی که نمونه‌های خاک و سنگ‌ها ترکیبات متفاوتی دارند، جریان‌های آتشفشانی که از حفره‌های جدا شده فوران می‌کنند نباید در دوره 4.6 سال قبل از تشکیل جریان‌ها، یعنی 3.3-4.0 سال قبل با یکدیگر مخلوط شده باشند. مشخص نیست که این ریزش ها قبل از 4.0 یا بعد از 3.3 ایون رخ داده است. فرضیه مخالف این است که اجزای بازالتی توسط جریان‌های زمینی معمولی تشکیل شده‌اند که در آن مذاب بازالت از بخش جامد باقی مانده در عمق جدا می‌شود و اورانیوم-سرب، توریم-سرب، روبیدیم و استرانسیم در مقادیر متفاوتی بعداً از مقداری به آن اضافه شده است. ماده اولیه 4.6 سال پیش شکل گرفت. در این صورت باید فرض کرد که این سنگ های بازالتی اولیه با محتوای کم این عناصر در نتیجه فرآیندهای ذوبی به وجود آمده اند که در طی آن، در مورد سنگ های زمینی، قاعدتاً بازالت های حاوی عناصر مذکور تشکیل می شوند. با این حال، این کاملاً باورنکردنی است و توضیح قابل اعتمادتر ظاهراً این است که علت اختلافات ذوب سیستم های محدود در حضور یک میدان گرانشی ضعیف بوده است.

دو شاخص سنی مورد توجه هستند: تعیین با نسبت K 40 - Ar 40 (روش توسعه یافته توسط ترنر) و تعیین شده توسط نسبت Rb 87 - Sr 87 (روش توسعه یافته توسط Schaefer و همکاران). نمونه ایجاد 15415 و سنگ‌های آنورتوزیت که توسط خدمه فضاپیمای آپولو 16 بازگردانده شده‌اند حدود 4.1 سال قدمت دارند. پيشنهاد شده است كه سن برخي از سنگهاي آنورتوزيتي 6/4 يون باشد، بر اين اساس كه اولين دوره ذوب در آن زمان رخ داده و سنگهاي آنورتوزيتي در آن زمان ظاهر شده اند. چه چیزی باعث تغییر ساعت چرخه K 40 - Ar 40 شد؟ یک خورشید داغ، برخورد در کمربند سیارکی، یا هر دو، یا چیز ناشناخته دیگری؟

تاریخچه ماه

اکنون مشخص شده است که نواحی قاره ای ماه از سنگ هایی از نوع آنورتوزیت تشکیل شده است و این سنگ ها و بازالت تیتانیوم-آهن ترکیب خود را در نتیجه فرآیندهای ذوب 0.1 ± 4.6 سال پیش به دست آورده اند. بعداً ذوب رخ داد که منجر به تشکیل صخره های دریای آرامش و اقیانوس طوفان شد. در نتیجه برخی از فرآیندها در این دوره، ماسکون ها شکل گرفتند و به دلیل سختی سنگ ها تا به امروز حفظ شده اند. حداکثر دمای زیرسطحی مورد نیاز برای حفظ ماسکون ها مشخص نیست، اما به نظر می رسد دمای زیرسطحی زمین بسیار بالا باشد. مقایسه دقیق به دلیل میدان گرانشی بیشتر زمین و فشار بالاتر در لایه های بیرونی آن دشوار است. اگر شواهدی دال بر ذوب شدن وجود نداشت، می توان حدس زد که ماه در طول تاریخ سرد بوده است. اگر امکان نادیده گرفتن ماسکون ها وجود داشت، این امر منجر به پذیرش فرضیه دمای بالا و البته نادیده گرفتن یا یافتن توضیح دیگری برای لحظات اینرسی می شد. اگر همه شرایط در نظر گرفته شود، تشخیص نیاز به تاریخ پیچیده ماه اجتناب ناپذیر می شود. در هر صورت، سنگ های مغناطیسی مرموز هستند.

اگر ماه در ابتدا کاملاً مذاب بوده است، پس باید 4.5-4.7 سال پیش جامد شده و متمایز شده باشد. لایه آنورتوزیت سخت شد و به سطح شناور شد، لایه پیروکسن-الیوین در اعماق فرو رفت و لایه بازالت تیتانیوم-آهن بین آنها ظاهر شد یا با لایه‌های دیگر مخلوط شد تا بعداً در طی ذوب بعدی حجم‌های جداگانه آزاد شود. قسمت های بیرونی باید به حدی سرد شده باشند که از تداوم ناهنجاری های جاذبه منفی در بطلمیوس اطمینان حاصل شود.

البتانی و احتمالاً در چنین دهانه هایی در سراسر سطح. این زمانی اتفاق افتاد که غلظت عناصر رادیواکتیو در حداکثر سطح خود بود. تحقیقات زیادی در مورد رژیم حرارتی ماه در طول تاریخ زمین شناسی آن انجام شده است. چنین مطالعاتی نشان می‌دهد که خنک کردن جسم مذاب ماه در طی یک سال، حتی در غیاب عناصر رادیواکتیو، چقدر دشوار است. شاید همانطور که توزر تاکید می کند، همرفت بیشترین نقش را ایفا کرد. در مورد زمین، سرمایش برای 4.6 سال اتفاق نیفتاده است و ناهنجاری های گرانشی مثبت تنها توسط سلول های همرفتی غول پیکر حفظ می شوند. در سرتاسر ظهور جریان‌های گدازه، فضای داخلی ماه باید دمای بالایی داشته باشد و فقط در پوسته بیرونی امکان وجود سنگ جامد وجود داشت، همانطور که در مورد زمین وجود دارد. توضیح مشاهدات به این شکل بعید به نظر می رسد، اگر نه کاملاً غیرممکن. حتی بدون توسل به ماسکون ها، چنین تاریخ فرضی ماه می تواند جریان های گدازه ای بیش از آنچه در واقع مشاهده می شود تولید کند، و به خصوص چنین فرضیه ای با دمای بالا مستلزم ذوب بسیار گسترده تر سطح ماه خواهد بود. عدم وجود مناطق از نوع دریایی نشان می دهد که فرآیندهای ذوب تنها مقدار کمی داشته است.

اگر مقادیر لحظه‌های اینرسی تعیین‌شده با استفاده از ماهواره‌های ماه مصنوعی و مشاهدات نجومی درست باشد، در این صورت یک لایه گسترده از سنگ‌های آنورتوزیتی با چگالی کم، یک هسته کوچک آهنی و سنگ‌های سیلیکونی متراکم در داخل ماه غیرقابل تصور است. وجود لایه ای از ماده با چگالی بالا در نزدیکی سطح. و باورنکردنی به نظر می رسد که اگر ماه در مراحل اولیه وجودش یک جسم کاملاً مذاب بود، چنین لایه ای از سنگ با چگالی ماده بالا تشکیل می شد و حفظ می شد. اما شاید داده های مربوط به ممان های اینرسی نادرست باشد!

پیشنهاد شده است که ذوب اولیه 4.5-4.7 سال پیش محدود به لایه بیرونی در ماه سرد اولیه بود و ماسکون ها توسط فضای داخلی سرد حمایت می شدند و ناهنجاری های گرانشی منفی دهانه های بطلمیوس و الباتانی و غیره. دهانه ها - لایه بیرونی که خیلی سریع خنک شد. این مدل فرض می کند که عوامل زیر منابع گرمایش بوده اند.

1) گرمایش سطح در یک کره گازی بزرگ یا در حین فرآیند انباشتگی در چنین کره ای.

2) گرم شدن سطح به دلیل اثرات جزر و مدی در طول گرفتن ماه.

3) حرکت میدان‌های مغناطیسی در امتداد سطح ماه و تحریک جریان‌های الکتریکی در سیلیکات‌هایی که قبلاً توسط مکانیسم‌های فعال قبلی گرم شده‌اند.

4) حرارت دادن در طی فرآیند انباشتگی که در آن انباشتگی سریع جامدات در آخرین مراحل اتفاق افتاد. همانطور که سرد شد، به چندین لایه جدا شد، با بازالت تیتانیوم-آهن که آخرین بار در جایی زیر سطح جامد شد. ظاهراً گزینه 4) منجر به ایجاد شرایط بسیار پویا می شود که برای جداسازی سنگ ها در لایه های مختلف شناسایی شده توسط تحقیقات شیمیایی مناسب نیستند. بازالت دیرتر ذوب شد و از لایه های عمیق تر به سمت بالا رفت. گرمایش رادیواکتیو ممکن است در نتیجه رسانایی حرارتی بسیار کم لایه غبار روی سطح و خواص عایق حرارتی بالای آن رخ داده باشد. دریاهای "کم عمق"، متشکل از جریان های خاکستر روی سطحی بسیار نامنظم، دارای چندین لایه عمیق و همچنین لایه های سطحی هستند. لایه‌های عمیق باید طی دوره‌هایی از صدها میلیون تا یک میلیارد سال به‌طور محسوسی گرم شده باشند، حتی اگر در ابتدا دمای پایین (حدود 0 درجه سانتی‌گراد) داشته باشند، اما اصلاً ضروری نیست. نویسنده این اثر این ایده ها را به اشتراک می گذارد.

قبلاً اعتقاد بر این بود که اولین دهانه ها، ماریا و ماسکون ها در نتیجه برخورد در مراحل اولیه تاریخ زمین شناسی ماه شکل گرفته اند، اما اگر فرض کنیم که یک برخورد فاجعه بار در کمربند سیارکی حدود 4 سال پیش رخ داده است، منجر به با تشکیل بسیاری از قطعات بزرگ و کوچکی که در طول چند صد میلیون سال بر روی زمین، ماه و سایر سیارات افتادند، می توان تاریخ متفاوتی از سطح ماه ساخت. اگر قبل از تشکیل کهن ترین سنگ های زمین رخ داده باشد، هیچ اثری از چنین برخوردهایی روی زمین باقی نمانده است. ما باید بپذیریم که ماسکون ها در نتیجه برخی از سنگ های قمری به وجود آمده اند و ناهنجاری های گرانشی با وجود جابجایی های گسترده و پرانرژی سنگ ها همچنان ادامه دارد، زیرا برخوردهایی از این نوع باید با سرعت های بالا رخ داده باشد.

بنابراین، برای توضیح ناهنجاری های گرانشی، جرم اجسامی که با چنین سرعت بالایی برخورد می کنند باید بسیار کوچک باشند. با این فرض، به راحتی می‌توانیم سطح ماه را به اندازه‌ای سرد داشته باشیم که از وجود ناهنجاری‌های گرانشی از نوع بطلمیوسی و البتانی پشتیبانی کند، اما اگر بپذیریم که سنگ‌های بازالتی تیتانیوم-فروگینی بر روی آن ریخته می‌شوند، مشکل وجود ماسکون‌ها حل نشده باقی می‌ماند. سطح از ذوب زیرسطحی، که به نظر می رسد یک فرضیه قابل قبول با این درک از تاریخ اولیه ماه است.

ذوب بخشی از فضای داخلی ماه 3.1-3.0 سال پیش، همانطور که توسط برخی از محققان پذیرفته شده است، تقریباً به طور قطع به جدایی روبیدیم و استرانسیوم از یکدیگر منجر می شود، و بنابراین، سن مدل بازالت های تیتانیوم-آهن تقریباً به طور قطع نمی تواند باشد. حدود 4،6 ایون باشد. این یک استدلال سنگین علیه شکل گیری این سنگ ها در نتیجه ذوب بخشی از داخل ماه است.

بنابراین، می‌توان نتیجه گرفت که ماه در دماهای نسبتاً پایین تشکیل شده، توسط منابع گرمایی خارجی گرم شده، به اندازه کافی و به عمق کافی خنک شده است تا به دهانه‌های بزرگ (قطر 150 کیلومتر) اجازه دهد تا ناهنجاری‌های گرانشی منفی را حفظ کنند، و به لطف آن، داخلی جامد، قادر به حفظ غلظت جرم است. تمایز آنورتوزیت، بازالت تیتانیوم-آهن و سایر بخش‌ها در طول فرآیند خنک‌سازی رخ داده است. خاک عمدتاً از جریان خاکستر تشکیل شد و به دلیل گرمایش رادیواکتیو به دلیل رسانایی حرارتی پایین لایه‌های سطحی خاک، در مقادیر محدودی ذوب شد. این تاریخچه ادعایی پیچیده است و احتمالاً با انباشته شدن شواهد مورد بازنگری قرار خواهد گرفت.

همانطور که در بالا بحث شد، لرزه شناسان داده هایی را به دست آورده اند که وجود یک لایه آنورتوزیت را تا عمق حدود 60 کیلومتری زیر سطح و یک منطقه داخلی در زیر این لایه متشکل از سنگ های نوع دونیت غنی از پیروکسن و الیوین را تأیید می کند. در مقایسه با زمین لرزه ها، ماه لرزه ها بسیار معتدل هستند و برخی از آنها به طور مکرر در نقاطی که در عمق حدود 700-800 کیلومتری قرار دارند رخ می دهند. در این حالت، انعکاس در سازه هایی که تقریباً در همان عمق قرار دارند رخ می دهد. آنها نمی توانند به دلیل وجود یک هسته فلزی ایجاد شوند، اما می توانند توسط رابط های ساختارهای نوع دیگری ایجاد شوند. این از فرضیه ذوب بسیار عمیق یا کامل در طلوع تاریخ قمری پشتیبانی می کند. با این حال، شواهد قطعی نیست. مشاهدات در مناطق محدودی از سطح ماه و در مناطق نسبتاً نزدیک به مناطق ماسکون های بزرگ و دریاهای برخوردی انجام شد.

سنگ های مغناطیسی ماه

هیچ میدان دوقطبی در ماه کشف نشده است، اما سنگ های مغناطیسی در محل فرود آپولو قرار دارند که بین 4 تا 3.1 سال قدمت دارند. بنابراین، قبل از این یا زمان بعدی، میدان‌های مغناطیسی باید در ماه وجود داشته باشند و سنگ‌های این میدان‌های مغناطیسی باید تا دمای زیر نقطه کوری سرد شده باشند. همچنین مناطق مغناطیسی بسیار بزرگی وجود دارد. منشا میدان های مغناطیسی مسئول تشکیل سنگ های مغناطیسی برای همه محققان این پدیده یک راز باقی مانده است. این سوال برای مسئله مبدأ ماه مهم است.

پس از کنار گذاشتن میدان مغناطیسی زمین و میدان احتمالی خورشید، ما به میدان دوقطبی احتمالی ماه روی آوردیم که نباید زودتر از 3.1 سال پیش ناپدید می شد. یک پیشنهاد، به ویژه توسط Runcorn ارائه شد، وجود یک هسته آهنی کوچکتر از زمین را در نظر داشت، که بنابراین برای ایجاد میدان مورد نیاز باید خیلی سریع بچرخد. این بعید به نظر می رسد، زیرا مشاهدات لرزه ای هسته ای را شناسایی نکرده اند، اگرچه ممکن است کاملاً قطعی نباشند. اگر چنین هسته‌ای آهنی در حال چرخش در اوایل، بیش از 3.1 سال پیش وجود داشته باشد، این نشان می‌دهد که سرد شده است و بنابراین ممکن است میدان امروز وجود نداشته باشد. در موردی دیگر، فرض بر این است که درون ماه در دماهای پایین انباشته شده و ذرات قابل مغناطیسی، یعنی آهن، در میدان مغناطیسی اولیه خورشید انباشته شده است، که منجر به تشکیل یک میدان دوقطبی مغناطیسی دائمی شد که تا حرارت رادیواکتیو ادامه داشت. منجر به افزایش دما بالاتر از نقاط کوری شد. با این حال، در این مورد، مناطق سطح باید مذاب شوند تا مناطق بسیار متمایز با گدازه ای که به سطح جریان می یابد، ایجاد شود.

دیدگاه رایج به شرح زیر است. ماه ابتدا از جامدات در دماهای پایین به دلیل انرژی گرانشی و نرخ انباشت کم و بعداً در انرژی گرانشی و سرعت انباشتگی بالا انباشته شد. این یک فضای داخلی جامد و یک سطح مذاب ایجاد کرد. تخمین زده می شود که با وجود تلفات تشعشعی، انباشت باید در یک دوره حدود 2000 سال یا کمتر رخ داده باشد تا سطح مذابی را تشکیل دهد. در نتیجه، چنین بمباران باید کاملاً ناگهانی پایان می یافت. تعیین مکان در سحابی خورشیدی که در آن ممکن است این اتفاق بیفتد دشوار است. یک جایگزین، کره های گازی اوری (1972) است. در این حالت، در هنگام سرد بودن کره، مواد جامد در قسمت داخلی کره رسوب می‌کنند، اما زمانی که کره فشرده می‌شود، دمای داخل افزایش می‌یابد و در نتیجه قسمت داخلی سرد تشکیل می‌شود و سطح در دماهای بالاتر تجمع می‌یابد. ماه پس از دور شدن خورشید داغ از کره گازی سرد شد و، به هر شکلی که ماه در آن تجمع داشت، میدان مغناطیسی که توسط فضای سرد داخلی انجام می شد، سنگ های سطح سرد شده را مغناطیسی کرد و زمانی که به دلیل گرمایش رادیواکتیو، دما ناپدید شد. فضای داخلی سرد از نقطه کوری فراتر رفت. همانطور که در بالا گفته شد، این جالب ترین مشکلی است که بسیاری از افرادی را که ماه را مطالعه کرده اند شگفت زده کرده است.

نظریه های منشاء ماه

برای بحث در مورد نظریات منشأ ماه، لازم است نظریه منشأ سیارات و اقمار آنها، اساساً منشا منظومه شمسی را در نظر بگیریم. مشتری و منظومه اقمار درونی آن از نظر مشخصات مداری مشابه خورشید و سیارات هستند؛ محور چرخش مشتری تقریباً عمود بر صفحه دایره البروج است. اگر سیارات دیگر و ماهواره‌هایشان همین ساختار را بازتولید می‌کردند، اختلاف زیادی در دیدگاه‌ها در مورد منشا وجود نداشت. می توان فرض کرد که سیارات و ماهواره های آنها از خوشه هایی از اجسام کوچک گاز و غبار انباشته شده اند. با این حال، زمین، زهره، مریخ و سیارات اصلی به جز مشتری دارای محورهای چرخشی هستند که بر صفحه دایره البروج عمود نیستند و برای تشکیل سیارات به برخورد اجرام بسیار پرجرم نیاز دارند. این به تنهایی نشان دهنده حضور اجسام عظیم در طلوع تاریخ منظومه شمسی است.

اگر همه سیارات زمینی دارای ماهواره های بزرگ مانند زمین بودند، می توان فرض کرد که این سیارات و ماهواره های آنها به صورت سیارات دوگانه تشکیل شده اند، یعنی از سیلیکات های جامد و مایع در مجاورت یکدیگر جمع شده اند. در این صورت، موضوع منشأ ماهواره‌ها مانند دهه‌های متمادی مورد مناقشه و بحث نخواهد بود. این منحصر به فرد بودن ماه، به عنوان تنها ماهواره بسیار بزرگ است که مشکل جالب و بحث برانگیزی در مورد منشأ آن برای دانشمندان ایجاد می کند. به هر حال، اگر تشکیل سیارات دوتایی قانون باشد، عدم وجود یک ماه بزرگ برای زهره و همان ماهواره ها برای عطارد و مریخ تبدیل به یک معمای جدید می شود. دانشمندان شوروی، به ویژه O. Yu. Shmidt، V. S. Safronov و B. Yu. Levin، از نظریه ای حمایت می کنند که حاکی از انباشته شدن بسیاری از ماهواره های کوچک است که زمین را در طول شکل گیری آن در یک دوره حدود 100 میلیون ساله احاطه کرده اند.

کامرون و رینگ‌وود از این دیدگاه دفاع می‌کنند که زمین و ماه در مدت زمان کوتاهی از 10 3 تا 10 4 سال در دماهای بسیار بالا و به شکل یک جسم دوگانه جمع شده‌اند. ماه ماده ای فرار و با دمای بالا را جمع آوری کرد که حلقه ای را در اطراف زمین تشکیل داد. جرم زمین به اضافه سهم متناظر آن از گازهای خورشیدی باید جرمی تقریباً برابر با جرم مشتری باشد که در ابتدا در قرص اطراف خورشید توزیع شده است. لازم است در نقطه ای 0.3 درصد از ماده جامد مورد نظر برای تشکیل جامدات از 99.7 درصد جرم گاز جدا شده و در حجم محدودی تجمع یابد. می توان فرض کرد که این فقط در صورتی می تواند اتفاق بیفتد که ماده در دمای کافی پایین باشد تا به مایع یا جامد تبدیل شود. این امکان وجود دارد که اگر ذرات معلق به سمت صفحه میانی ابر ته نشین شوند، این اتفاق می‌افتد. مدل توصیف شده دارای وجه اشتراکی است و تا حدی با نظریه کویپر در مورد پیش سیاره ها یکسان است که نقطه ضعف آن توضیح از دست دادن جرم گاز برابر با جرم مشتری بود. اوری خاطرنشان کرد که این امر غیرممکن است و تا به امروز هیچ توضیح رضایت بخشی برای از دست دادن گازها ارائه نشده است. این امکان وجود دارد (اما ثابت نشده است) که میدان های مغناطیسی دوقطبی ماژیت دوار سولپتز می تواند باعث آزاد شدن گاز شود.

رینگ وود، بر اساس این واقعیت که از دست دادن مواد فرار بسیار مشخصه ماده سطح ماه است، نشان می دهد که ماه باید از گازهای با دمای بالا آزاد شده باشد. این یک استدلال بسیار قوی است، به خصوص اگر مقدار این عناصر در سراسر بدن ماه کاهش یابد، که هنوز یک فرض تایید نشده است. فراوانی رایج‌ترین عناصر در سنگ‌های قمری بسیار شبیه به چیزی است که از نظر تئوری در طی شکنش سیلیکات‌های مذاب انتظار می‌رود که به نظر می‌رسد می‌توان فرضیه نقش بزرگ تبخیر را کنار گذاشت. علاوه بر این، مکانیزمی برای اطمینان از انحراف محور زمین و تغییر خاصی در مدار ماه مورد نیاز است، زیرا گلدریچ اشاره می کند که مدار مدرن ماه در اصل نمی تواند در صفحه مدار زمین باشد. هر دوی این پدیده ها مستلزم حضور اجسام به اندازه کافی بزرگ دیگری هستند که برخورد آنها با زمین و ماه باعث تغییرات ذکر شده شده است. اگر این درست بود، برخورد اجرام مشابه با سیارات دیگر منجر به اثرات مشابهی می شد. این واقعیت که زهره ماهواره ندارد و در جهت مخالف می‌چرخد، شاید قانع‌کننده‌ترین شواهد علیه نظریه‌ی مبدأ زمین و ماه باشد. مارکوس و وی اس سافرونوف تاکید کردند که چنین برخوردهایی ضروری است و یوری توضیحی برای تشکیل چنین اشیایی ارائه کرد. اخیراً گفته شده است که اجرام بزرگ پیش سیاره ای در هنگام شکل گیری زمین در شرایط دمایی بالا وجود داشته و با هم برخورد کرده اند و طبق مدل رینگ وود، ماه از زمین "تبخیر" شده است. عناصری که در دمای 1500 درجه کلوین و کمتر تبخیر می شوند از سطح ماه ناپدید شده اند، اما دلیلی وجود ندارد که باور کنیم بین سیلیکون از یک سو و آلومینیوم، منیزیم، کلسیم از سوی دیگر، تفاوت قابل توجهی وجود دارد. حتی اگر تفاوت های زیادی در نوسانات وجود داشته باشد. نویسنده این اثر در صحت فرضیه رینگ وود در مورد جو گاز، سیلیکون، آلومینیوم و ... که ماه را به وجود آورده است، تردید دارد. شاید اگر امکان استخراج سنگ‌ها از لایه‌های عمیق‌تر وجود داشت و محتوای فرار آن‌ها کم بود، این می‌توانست نشانه‌ای از این باشد که ماده ماه به شکل بسیار تکه تکه شده تا دمای 1000-1500 درجه سانتی‌گراد گرم شده است. که مواد فرار توسط گازهای باقیمانده منتقل شده اند. کسانی که تمایل دارند فکر کنند که بازالت های تیتانیوم-آهن، در اصل، گدازه هایی هستند که از اعماق جریان می یابد، این بیانیه را قبلاً ثابت شده می دانند. نویسنده این اثر می‌خواهد نمونه‌هایی از سنگ‌های متعلق به جریان‌های گدازه‌ای محلی را که احتمالاً از لایه‌های عمیق انجام شده‌اند، قبل از پذیرش این دیدگاه بررسی کند.

سر جورج داروین فرضیه ای را مطرح کرد که ماه از زمین جدا شد و این ایده بارها در طول این قرن توسط طرفداران و مخالفان آن مورد بحث قرار گرفته است. وایز و اوکیف اخیراً این بحث را بررسی کردند. چگالی سنگ های ماه نزدیک به چگالی گوشته زمین است و این سوال مرموز به راحتی با این فرضیه حل می شود. تلاش زیادی برای اثبات امکان چنین جدایی انجام شده است. در سال های اخیر، این فرضیه تا حدی و شاید به طور کامل توسط مطالعات ترکیب شیمیایی سنگ های سطح ماه متزلزل شده است. بازالت‌های قمری قطعاً دارای غلظت‌های بالاتر آهن و تیتانیوم و قطعاً غلظت عناصر فرار کمتری نسبت به زمین‌ها هستند. البته نمی توان کاملاً رد کرد که چنین تفاوت هایی در فرآیند پیچیده جداسازی در دمای بالا به وجود آمده باشد، اما این امر بعید به نظر می رسد. سن سنگ های قمری زمان جدایی را 4.5 یون به عقب می اندازد. یک مورد مهم است که از داده های قدیمی واضح است. اگر زمین و زهره در نتیجه فرآیندهای مشابه در فواصل قابل مقایسه از خورشید تشکیل شده اند، پس چرا منظومه زمین-ماه دارای تکانه زاویه ای مثبت بسیار زیادی نسبت به تکانه مداری است، در حالی که زهره مقدار کمی و منفی برای آن دارد. همان مقدار؟ چرا زهره تبدیل به یک سیاره با تکانه بالا نشد و تبدیل به یک سیاره دوگانه نشد؟ این سوالات می توانست سال ها پیش مطرح شود. در حال حاضر فرضیه جدایی ماه از زمین بعید به نظر می رسد.

از زمانی که گرستنکورن این مشکل را مورد بررسی قرار داد، فرضیه ضبط بسیار محبوب بوده است. مک دونالد، آلفون و دیگران درباره آن بحث کردند.

این فرضیه این مزیت آشکار را دارد که بر ماهیت تصادفی مبدأ ماه تأکید می کند و در این مورد نیازی به توضیح عدم وجود ماهواره های دیگر سیارات زمینی نیست. با این حال، اگر بخواهیم از بسیاری از فرضیات غیر محتمل اجتناب کنیم، لازم است فرض کنیم که در یک زمان قمرهای زیادی در توسعه اولیه منظومه شمسی وجود داشته است. احتمال گرفتار شدن ماه در مداری به دور زمین کمتر از احتمال دستگیر شدن آن هنگام برخورد با زمین است. این مسائل به تفصیل در کار اوری و مک دونالد مورد بحث قرار گرفت. گرستنکورن به این نتیجه رسید که گرفتن در مداری با یک حرکت رو به عقب رخ داده است که سپس چرخیده و از روی کمربندهای زمین می گذرد و حرکت مستقیم می شود. فرض بر این بود که برای جسمی با چگالی ماه، حداقل مدار نزدیک به حد روشه در فاصله 2.9 شعاع زمین است. در طول فرآیند گرفتن، مقدار زیادی انرژی باید به شکل گرما، یعنی به ترتیب 1011 erg در هر گرم از مواد ماه، تلف شده باشد. مقداری از این انرژی باید در ماه، احتمالاً در لایه‌های سطحی، پراکنده می‌شد و می‌توانست باعث تشکیل لایه سطحی مذاب آن شود، همانطور که در بالا بحث شد. چنین فرآیند ذوبی در نیمکره ماه رو به زمین شدیدتر خواهد بود و می تواند منجر به ظهور مناطق بزرگتری از دریاها در سطح این نیمکره شود. اگر چنین حرارتی تمام بدن ماه را فرا می گرفت، وجود ماسکون ها بسیار مشکوک می شد. یوری و مک‌دونالد فکر می‌کنند که برخورد با اجسام دیگر که به دور زمین می‌چرخند، به گرفتن کمک می‌کند و مدارهای اولیه می‌توانست بسیار بزرگ‌تر باشد، بنابراین مشکلات گرمایش را از بین می‌برد. علاوه بر این، تحت این فرض، چگالی تکانه زاویه‌ای تجمع اولیه زمین بر روی منحنی تجربی مک‌دونالد قرار می‌گیرد، که نشان داد لگاریتم چگالی حرکت زاویه‌ای سیارات، به صورت گرافیکی به عنوان تابعی از لگاریتم جرم نشان داده می‌شود. به شکل یک خط مستقیم با شیب حدود 0.82 است.

این مدل فرضی برای پیدایش ماه فرض می‌کند که ماه در جای دیگری انباشته شده است. اگر فرضیه گرفتن را بپذیریم، مشکلات نحوه تجمع و ترکیب شیمیایی کلی باز می ماند. تا به حال، تنها مدلی از کره گاز پیشنهاد شده است، اما مدل های دیگر امکان پذیر است، اگرچه محاسبه قابل قبول آنها دشوار است. در این مورد، اعتقاد بر این است که ناپایداری های گرانشی دو بعدی در صفحه تخت سحابی بر اساس فرمول پیشنهاد شده توسط Jeans و تصفیه شده توسط Chandrasekhar بوجود آمده است. هنگام اعمال این مشکل، فرمول ها باید تقریبی در نظر گرفته شوند، زیرا وجود ذرات جامد منجر به افزایش ناپایداری می شود.

دمای مورد نیاز برای تشکیل اجسام به اندازه ماه در سحابی بسیار کم است و جرم ابر باید کسر قابل توجهی از جرم خورشید باشد. همانطور که آلفون در فرضیه خود به کمک میدان مغناطیسی پیشنهاد می کند، جرمی به این مرتبه از قدر باید از پیش خورشید گم شده باشد تا حرکت زاویه ای آن کاهش یابد، و هربیگ معتقد است که ستاره های T Tauri باید دارای ابرهای غباری با جرم تقریباً خورشیدی باشند.

تجمع توده های ماه در مرکز چنین سازندهای گازی در نتیجه تأثیر گرانش با انرژی تجمعی جذب شده توسط توده بزرگ گاز می تواند در دماهای پایین اتفاق بیفتد اگر شعاع ها بزرگ باشند. اگر توده گاز متعاقباً فشرده شود، لایه‌های سطحی جسم مرکزی قمری می‌تواند تا دمای بالا گرم شود، آهن مایع کاهش‌یافته عناصر سیدروفیل و سولفید آهن مایع - عناصر کالکوفیل را ایجاد می‌کند. با فروپاشی آهسته کره های گاز، سرد شدن آهسته توده مرکزی رخ می دهد و با ناپدید شدن کامل گازها، خنک شدن سریعتر تا دمای پایین رخ می دهد. ترکیب شیمیایی همچنان یک مشکل دشوار است. در مورد میزان آهن نسبی کم در خورشید، همانطور که برای سال‌ها تصور می‌شد، ماه از مواد اولیه غیرفرار خورشیدی تشکیل شده است، اما با تجدید نظر در غلظت نسبی عناصر در ماده خورشیدی، چگالی مواد اولیه غیرفرار ماده فرار خورشیدی نزدیک به 4 گرم بر سانتی متر مکعب می شود و با چگالی ماه مطابقت ندارد. اگر قرار است فرضیه گرفتن را جدی بگیریم، این مشکل باید حل شود. کندریت‌های کربنی بر اساس مشاهدات برخورد، نوع بسیار رایجی از شهاب‌سنگ‌ها هستند و در میان آن‌ها نوع III (گروه ویگارانو) دارای چگالی مناسب و محتوای پتاسیم پایینی است، به طوری که اگر جسم مرکزی دارای این ماده شیمیایی یا مشابه باشد، می‌توان ماه جامد ایجاد کرد. ترکیب بندی. این شهاب سنگ ها حاوی آب و مقادیر زیادی کربن هستند. محتوای کم آب و کربن در نمونه های سطحی به شدت با این فرض در تضاد است، اما آن را رد نمی کند. مارکوس وی. اس. سافرونوف و هارتمن راه‌های دیگری را برای جمع‌آوری اجسام بزرگ از جامدات کوچک‌تر در غیاب گاز در نظر گرفتند که اگر عناصر فرارتر از درون ماه حذف شوند، قطعاً ضروری است. در این حالت، توالی رویدادها باید منجر به از دست رفتن مواد فرار در دمای حدود 1500 درجه کلوین می شد و آنها باید از ناحیه ای که ماه و زمین در آن انباشته شده بودند قبل از شروع انباشتگی ناپدید می شدند. اگر مواد فرار در داخل ماه وجود داشته باشد، این نشان دهنده تشکیل ماه در کره گازی است و زمین باید از بقایای چنین اجسامی تشکیل شده باشد. کامرون اخیراً پیشنهاد کرده است که ماه از یک سحابی گازی خورشیدی در مدار عطارد متراکم شده است، جایی که کمترین میزان فرار، یعنی CaO و Al 2 0 3، متراکم شده است. آنها ماه را تشکیل دادند که توسط عطارد به مداری که مدارهای زهره و زمین را قطع می کند پرتاب شد و سپس توسط زمین تسخیر شد. بنابراین، ماه در ناحیه سحابی خورشیدی شکل گرفت، جایی که آهن عمدتاً به صورت گازی باقی ماند. این موضوع چگالی کم ماه و احتمالاً ترکیب شیمیایی آن را توضیح می دهد. هر دوی این رویدادهای مکانیکی باورنکردنی به نظر می رسند، اگرچه نمی توان آنها را به طور کامل رد کرد. اگر ماه گرفته می شد، مستقل از زمین به عنوان یک سیاره اولیه مجزا تشکیل می شد و در این صورت احتمالاً قدیمی تر از زمین بود. شاخص های سنی شناخته شده در حال حاضر نشان می دهد که ماه به عنوان یک جسم مستقل در دوران تشکیل شهاب سنگ وجود داشته است. امکان تعیین سن زمین با استفاده از همین روش از بین رفته است.

همانطور که در بالا گفته شد، مشتری و قمرهای آن شبیه یک منظومه شمسی "کوچک" هستند و این تصور را به دست می‌آورد که این ماهواره‌ها در مجاورت این سیاره شکل گرفته‌اند. این واقعیت که هفت ماهواره در منظومه شمسی به اندازه ماه زمین وجود دارد و میانگین جرم سایر ماهواره ها و سیارک ها تقریباً یک چهارم جرم ماه زمین است، نشان می دهد که اجرام به اندازه ماه در خورشید مورد علاقه هستند. چرخش سیارات دلیلی برای این فکر می‌کند که اجرام بزرگی در این نزدیکی وجود داشته‌اند که در آخرین مراحل تجمعشان با سیارات در حال شکل‌گیری برخورد کرده‌اند. این امکان وجود دارد که ماه ما آنچنان که اغلب تصور می شود جسم منحصر به فردی نباشد!

دانلود چکیده: شما به دانلود فایل ها از سرور ما دسترسی ندارید.

در این فصل به چگونگی عمل ماه با میدان گرانشی خود بر روی زمین خواهیم پرداخت. روی بدن و حرکت مداری او. پیامدهای این ضربه برای کره های مختلف زمینی - لیتوسفر، هیدروسفر، هسته، اتمسفر، مگنتوسفر و غیره، و همچنین برای زیست کره، در فصل های بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت.

توجه!
نمودارهای تعامل گرانشی ماه و زمین با استفاده از این سرویس را ببینید
عامل قمری

نسبت ها و ثابت های محاسبه

برای محاسبه تأثیر گرانشی ماه از فرمول فیزیک کلاسیک استفاده می کنیم که نیروی F جاذبه متقابل دو جسم با جرم های M1 و M2 را تعیین می کند که مراکز جرم آنها در فاصله R از هر یک قرار دارند. دیگر:

(1) F (n) = (G x M1 x M2) / R 2،

که در آن G = 6.67384 x 10 -11 ثابت گرانشی است.

این فرمول مقدار نیروی جاذبه را در واحدهای SI - نیوتن (n) می دهد. برای اهداف رساله ما، کار با کیلوگرم نیرو (kgf) راحت تر و واضح تر خواهد بود، که با تقسیم F بر ضریب 9.81 به دست می آید، یعنی:

(2) F (kgf) = (G x M1 x M2) / (9.81 x R2)

برای محاسبات بیشتر به ثابت های زیر نیاز داریم:

جرم ماه - 7.35 x 10 22 کیلوگرم؛
میانگین فاصله زمین تا ماه 384400 کیلومتر است.
شعاع متوسط زمین 6371 کیلومتر است.
جرم خورشید - 1.99 x 10 30 کیلوگرم؛
میانگین فاصله زمین تا خورشید 149.6 میلیون کیلومتر است.

نیروی گرانش ماه روی زمین

مطابق فرمول (2) نیروی جاذبه ماه بر جسمی به وزن 1 کیلوگرم که در مرکز زمین قرار دارد و فاصله ماه از زمین برابر با مقدار متوسط آن است برابر است با:

(3) F = (6.67 x 10 -11 x 7.35 x 10 22 x 1) / (9.81 x 384400000 2) = 0.000003382 kgf

آن ها فقط 3.382 میکروگرم برای مقایسه، بیایید نیروی جاذبه همان جسم توسط خورشید (همچنین برای یک فاصله متوسط) را محاسبه کنیم:

(4) F = (6.67 x 10 -11 x 1.99 x 10 30 x 1) / (9.81 x 14960000000 2) = 0.000604570 kgf،

آن ها 604.570 میکروگرم، که تقریباً 200 (دویست!) برابر بیشتر از نیروی گرانشی ماه است.

علاوه بر این، وزن جسمی که روی سطح زمین قرار دارد، به دلیل انحراف شکل زمین از حالت تسکین و چگالی ناهموار و همچنین تأثیر نیروهای گریز از مرکز، در محدوده های بسیار مهم تری تغییر می کند. به عنوان مثال، وزن جسمی با وزن 1 کیلوگرم در قطب ها تقریباً 5.3 گرم از وزن استوا بیشتر است، یک سوم این تفاوت به دلیل مایل بودن زمین در قطب است و دو سوم آن به دلیل است. به نیروی گریز از مرکز در خط استوا که بر خلاف گرانش است.

همانطور که می بینید، اثر گرانشی مستقیم ماه بر روی جسم خاصی واقع در زمین به معنای واقعی کلمه میکروسکوپی است و در عین حال به طور قابل توجهی از اثر گرانشی خورشید و ناهنجاری های ژئوفیزیکی پایین تر است.

گرادیان جاذبه قمری

بیایید به شکل 3.1 برگردیم. برای مقدار متوسط فاصله زمین و ماه، نیروی جاذبه ماه بر روی جسمی به وزن 1 کیلوگرم واقع در سطح زمین در نزدیکترین نقطه به ماه 3.495 میکروگرم است که 0.113 میکروگرم بیشتر از نیرو است. جاذبه همان جسم، اما در مرکز زمین قرار دارد. نیروی جاذبه جسمی واقع در سطح زمین توسط خورشید (همچنین برای فاصله متوسط) 604.622 میکروگرم خواهد بود که 0.052 میکروگرم بیشتر از نیروی جاذبه همان جسم است، اما در مرکز زمین.

شکل 3.1 گرانش قمری و خورشیدی

بنابراین، با وجود جرم بی‌اندازه کوچک‌تر ماه در مقایسه با خورشید، شیب نیروی گرانشی آن در مدار زمین به طور متوسط بیش از دو برابر بیشتر از شیب نیروی گرانشی خورشید است.

برای نشان دادن تأثیر میدان گرانشی ماه بر بدن زمین، اجازه دهید به شکل 1 بپردازیم. 3.2.

شکل 3.2 تأثیر میدان گرانشی ماه بر بدنه زمین.

این شکل تصویری بسیار بسیار ساده از واکنش بدن زمین به تأثیر گرانش ماه را ارائه می دهد ، اما به طور قابل اعتمادی ماهیت این فرآیند را منعکس می کند - تغییر شکل کره زمین تحت تأثیر به اصطلاح. نیروهای جزر و مدی (یا جزر و مدی) که در امتداد محور زمین-ماه هدایت می شوند، و نیروهای کشسان بدن زمین که با آنها مقابله می کنند. نیروهای جزر و مدی به این دلیل اتفاق می‌افتند که نقاط نزدیک‌تر به ماه بیشتر از نقاط دورتر از آن به سمت آن جذب می‌شوند. به عبارت دیگر، تغییر شکل جسم زمین نتیجه شیب نیروی گرانشی ماه و نیروهای الاستیک جسم زمین است که با آن مقابله می کنند. در نتیجه عمل این نیروها، اندازه زمین در جهت اعمال نیروهای جزر و مدی افزایش و در جهت عرضی کاهش می یابد که در نتیجه موجی به نام موج جزر و مدی در سطح ایجاد می شود. این موج دارای دو ماکزیمم است که در محور زمین-ماه قرار دارد و در امتداد سطح زمین در جهت مخالف جهت چرخش آن حرکت می کند. دامنه موج به عرض جغرافیایی منطقه و پارامترهای فعلی مدار ماه بستگی دارد و می تواند به چند ده سانتی متر برسد. زمانی که ماه از حضیض خود بگذرد، حداکثر مقدار خود را در خط استوا خواهد داشت.

خورشید همچنین باعث ایجاد یک موج جزر و مدی در بدنه زمین می شود، اما به دلیل شیب کوچکتر نیروی گرانشی آن، به طور قابل توجهی کوچکتر است. تأثیر گرانشی مشترک ماه و خورشید بر بدن زمین به موقعیت نسبی آنها بستگی دارد. حداکثر مقدار نیروهای جزر و مدی و بر این اساس، حداکثر دامنه موج جزر و مد زمانی به دست می آید که هر سه جسم در یک محور قرار گیرند، یعنی. در حالت به اصطلاح سیزیژی(هم ترازی)، که در طول ماه جدید (ماه و خورشید در "پیوستگی") یا در طول ماه کامل (ماه و خورشید در "تضاد") رخ می دهد. داده های پیکربندی در شکل نشان داده شده است. 3.3 و 3.4.

شکل 3.3 تأثیر ترکیبی میدان های گرانشی ماه و خورشید بر بدنه زمین
در "پیوند" (در ماه نو).

شکل 3.4 تأثیر ترکیبی میدان های گرانشی ماه و خورشید بر بدنه زمین
در «مخالفت» (در طول ماه کامل).

با انحراف ماه و خورشید از خط سیزیژی، نیروهای جزر و مدی که آنها ایجاد می کنند و بر این اساس، امواج جزر و مدی شروع به کسب شخصیت مستقل می کنند، مجموع آنها کاهش می یابد و درجه مخالفت آنها با یکدیگر افزایش می یابد. تقابل زمانی به حداکثر خود می رسد که زاویه بین جهت ماه و خورشید از مرکز زمین 90 درجه باشد، یعنی. این اجسام در یک "مربع" هستند و ماه، بر این اساس، در یک چهارم فاز (اول یا آخرین) قرار دارد. در این پیکربندی، نیروهای جزر و مدی ماه و خورشید بر شکل بدن زمین کاملاً متضاد عمل می‌کنند، امواج جزر و مدی مربوطه روی سطح حداکثر از هم جدا می‌شوند و دامنه آنها حداقل است، همانطور که در شکل نشان داده شده است. 3.5.

شکل 3.5 تأثیر ترکیبی میدان های گرانشی ماه و خورشید بر بدن زمین در یک "مربع".

فیزیک فرآیندهای جزر و مدی زمین تحت تأثیر میدان های گرانشی ماه و خورشید بسیار پیچیده است و نیاز به در نظر گرفتن تعداد زیادی پارامتر دارد. تعداد زیادی نظریه مختلف در مورد این موضوع ایجاد شده است، مطالعات تجربی زیادی انجام شده و تعداد زیادی مقاله، تک نگاری و پایان نامه نوشته شده است. حتی امروزه نیز نقاط «تهی»، دیدگاه‌های متضاد و رویکردهای جایگزین زیادی در این زمینه وجود دارد. برای کسانی که مایل به کاوش عمیق در مشکلات جزر و مد زمین هستند، می‌توانیم مطالعه بنیادی P. Melchior «جزر و مد زمین» را توصیه کنیم (ترجمه از انگلیسی، M.، «Mir»، 1968، 483 صفحه).

اثر گرانش ماه بر روی زمین منجر به دو پدیده اساسی می شود:

جزر و مد ماه در سطح زمین تغییرات دوره ای در سطح سطح زمین است که با چرخش روزانه زمین و حرکت ماه در مدار هماهنگ می شود.
تحمیل یک جزء متغیر بر مدار زمین، هماهنگ با چرخش سیستم زمین - ماه حول یک مرکز جرم مشترک.

این پدیده ها مکانیسم های اصلی تأثیر ماه بر کره های زمین هستند - لیتوسفر، هیدروسفر، هسته زمین، اتمسفر، مگنتوسفر و غیره. در فصل بعدی در مورد این موضوع بیشتر می شود.

زمین لرزه پدیده ای مکرر است که یکی از غیر قابل توضیح ترین و مرموزترین بلایای طبیعی نیز می باشد. دانشمندان همیشه نمی توانند با قاطعیت بگویند که دقیقاً چه چیزی باعث آنها می شود، نه اینکه به پیش بینی های به موقع و اقدامات پیشگیرانه اشاره کنیم.

میدان گرانشی ماه

ما به خوبی می دانیم که جاذبه گرانشی ماه، همراه با میدان گرانشی خورشید و اینرسی ناشی از چرخش زمین، بر شکل گیری جزر و مد تأثیر می گذارد. در سایر مناطق منظومه شمسی، رابطه گرانشی سیارات و ماهواره ها باعث ایجاد پدیده های تکتونیکی قوی می شود.

زلزله شناسان مدت هاست در مورد تأثیر احتمالی میدان گرانشی دست کم گرفته شده ماهواره خودمان تعجب کرده اند. البته، قفل جزر و مدی ماه به اندازه کافی قوی نیست که سنگ های روی زمین را به گدازه داغ تبدیل کند، اما ممکن است برای تأثیرگذاری بر نقاط ضعیف در اتصالات صفحات تکتونیکی کافی باشد.

گسل های تکتونیکی

در پوسته زمین، مناطق فرورانش وجود دارد - مکان هایی که بخشی از صفحه تکتونیکی به گوشته فرو می رود و به زیر قسمت دیگری از پوسته زمین می رود. این مناطق فرورانش نوعی "نقاط ضعیف" فعالیت زمین ساختی هستند و در نزدیکی آنها است که اغلب زلزله های قوی رخ می دهد.

بر اساس این داده ها، گروهی از دانشمندان دانشگاه توکیو فرضیه زیر را ارائه کردند: از آنجایی که مناطق فرورانش اغلب گسل های عمیق هستند، شاید نیروی گرانشی ماه برای تأثیرگذاری بر واگرایی صفحات تکتونیکی کافی باشد. حتی اگر قفل جزر و مدی در ماه ممکن است برای شروع حرکت کل صفحه کافی نباشد، می تواند باعث ایجاد شکاف های کوچکی شود که به نوبه خود یک اثر گلوله برفی ایجاد می کند و منجر به لرزش شدید می شود.

چرخه های قمری

برای تایید این فرضیه، دانشمندان ژاپنی خوانش های لرزه ای بیست سال گذشته را بررسی کردند و آنها را با سیزیژی ها - هم ترازی ماه، زمین و خورشید در یک خط مستقیم - مقایسه کردند. اگر طول ماه با طول جغرافیایی خورشید منطبق باشد، یک ماه جدید در زمین مشاهده می شود و میدان های گرانشی ماه و خورشید با هم ترکیب می شوند و یکی از نیمکره های زمین را به سمت خود می کشند. در صورتی که طول ماه در مقابل طول جغرافیایی خورشید باشد، ماه کامل را مشاهده می کنیم و میدان گرانشی ماهواره یک نیمکره زمین را به سمت خود می کشد و میدان گرانشی خورشید را جذب می کند. دیگری. در هر دو مورد، تأثیر گرانش خارجی بر سطح زمین به حداکثر خود می رسد و می تواند باعث حرکت تکتونیکی شود.

با مقایسه داده های زمین لرزه با سیزیژی ها، دانشمندان به داده های جالبی دست یافتند. در طول ماه کامل، زمین لرزه های ویرانگر در اقیانوس هند در سال 2004 و همچنین یکی از قوی ترین زمین لرزه های ثبت شده در تاریخ - در فوریه 2010 در شیلی رخ داد.

در طول ماه جدید، میدان گرانشی ترکیبی ماه و خورشید می‌تواند دلایل زمین‌لرزه بزرگ ژاپن شرقی را که تأثیر مخربی بر منطقه توهوکو در مارس 2011 داشت، توضیح دهد.

نتیجه گیری

این مطالعه برای اثبات قطعی رابطه بین سیزیژی و زلزله کافی نیست. با این حال، شواهد غیرمستقیم تصویر کاملاً قانع‌کننده‌ای را نشان می‌دهد که چگونه، همراه با جزر و مد جزر و مد، ماه می‌تواند هر از گاهی نه تنها آب، بلکه سطح زمین را نیز جذب کند.

در دهه های اخیر، مسئله تأثیر احتمالی ماه و خورشید بر فرآیندهای تکتونیکی رخ داده در زمین و ایجاد مکانیسم های تشکیل زلزله به طور فزاینده ای مطرح شده است. به عنوان مثال، گسل معروف سان آندریاس محل شکل گیری حدود 80 هزار لرزش کوچک است که به سیزیژی های قمری گره خورده است.

ماسکون های قمریمطالعه دقیق میدان گرانش ماه پس از پرتاب ماهواره های فضایی به مدار ماهواره های مصنوعی ماه امکان پذیر شد. مشاهدات مدارهای ماهواره با استفاده از سه ایستگاه زمینی انجام شد.

با تغییر فرکانس فرستنده ماهواره ای، به اصطلاح "شتاب های شعاعی" تعیین شد - پیش بینی های شتاب گرانش در جهت ماهواره زمین (برای بخش مرکزی سمت مرئی ماه، این شتاب ها مطابق با جزء عمودی).

اولین ساخت و ساز تصویر از میدان گرانشی ماه توسط محققان شوروی بر اساس نتایج پرواز فضاپیمای Luna-10 انجام شد؛ داده ها بعداً با مشاهدات مدارهای ماهواره های مصنوعی مدار قمری پالایش شدند. سری، و همچنین در آن بخش از مسیرهای فضاپیمای آپولو که در آن مدار آنها به دور ماه تنها با میدان گرانش آن تعیین می شد.

میدان گرانشی ماه پیچیده‌تر و ناهمگن‌تر از زمین است، سطح با پتانسیل گرانشی برابر ناهموارتر است و منابع ناهنجاری‌ها نزدیک‌تر به سطح ماه قرار دارند. یکی از ویژگی های اساسی میدان گرانش ماه، ناهنجاری های مثبت بزرگ محدود به دریاهای دایره ای بود که به آنها ماسکون (از انگلیسی - "تمرکز جرم") می گفتند. هنگام نزدیک شدن به ماسکون، سرعت ماهواره افزایش می یابد. پس از پرواز، ماهواره کمی کند می شود و ارتفاع مداری 60 تا 100 متر تغییر می کند.

در ابتدا، ماسکون ها در دریاهای طرف مرئی کشف شدند: باران، شفافیت، بحران، شهد، رطوبت. اندازه آنها به 50-200 کیلومتر رسید (آنها در خطوط دریاها قرار می گیرند)، و بزرگی ناهنجاری ها 100-200 میلی گرم بود. ناهنجاری Mare Mons مربوط به جرم اضافی از مرتبه (1.5-4.5) x 10 -5 جرم کل ماه است.

متعاقباً، ماسکون‌های عظیم‌تری در مرز اضلاع مرئی و دور در دریاهای شرقی و حاشیه‌ای و همچنین یک ماسکون عظیم در منطقه استوایی مرکز سمت دور ماه کشف شدند. در این مکان دریا وجود ندارد، بنابراین ماسک آن را "پنهان" نامید. قطر آن بیش از 1000 کیلومتر است، جرم آن 5 برابر بیشتر از جرم اضافی دریای باران است. ماسکون پنهان قادر است ماهواره ای را که در ارتفاع 100 کیلومتری در 1 کیلومتر پرواز می کند منحرف کند. کل جرم اضافی مربوط به ناهنجاری های جاذبه مثبت. بیش از 10-4 جرم ماه است. تعدادی از ناهنجاری های منفی با کوه های قمری مرتبط است: جورا، قفقاز، توروس، آلتای.

ناهنجاری‌های گرانشی منعکس‌کننده ویژگی‌های توزیع توده‌های ماده در داخل ماه هستند. به عنوان مثال، اگر فرض کنیم که ماسکون ها توسط توده های نقطه ای ایجاد می شوند، پس عمق آنها باید در دریای باران حدود 200 کیلومتر باشد، در دریای شفافیت - 280 کیلومتر، در دریای بحران - 160 کیلومتر، در دریای آرامش - 180 کیلومتر، در دریای فراوانی - 100 کیلومتر، در دریای پوزنان - 80 کیلومتر، اقیانوس طوفان - 60 کیلومتر. بنابراین، اندازه‌گیری‌های گرانش توزیع چگالی ناهمگن را در گوشته بالایی نشان داد.

رسانایی الکتریکی.هیچ یک از سفرهای قمری اندازه گیری مستقیم میدان الکتریکی ماه را انجام ندادند. از تغییرات میدان مغناطیسی ثبت شده توسط مغناطیس‌سنج‌ها در ایستگاه‌های آپولو 12، 15-، 16- و لونوخود 2 محاسبه شد.

ماه، که از مغناطیس کره محروم است، در طول چرخش خود به دور زمین، به طور دوره ای خود را در مگنتوسفر زمین دست نخورده در ماه کامل، در باد خورشیدی در ماه جدید و دو بار به مدت 2 روز در یک ماه انتقالی می یابد. لایه شوک

نوسانات میدان مغناطیسی بین سیاره ای خارجی به ماه نفوذ می کند و میدان جریان گردابی را در آن القا می کند. زمان افزایش میدان القایی به توزیع رسانایی الکتریکی در داخل ماه بستگی دارد. اندازه گیری همزمان میدان متناوب خارجی بالای ماه و میدان ثانویه روی سطح، محاسبه رسانایی الکتریکی ماه را ممکن می کند.

ماه برای صداگذاری مغناطیسی-تلوریک "راحتی" طراحی شده است. میدان مغناطیسی بین سیاره ای گسترش یافته از خورشید یکنواخت است، جلوی آن را می توان مسطح در نظر گرفت، و بنابراین برای تحقیق، مانند زمین به شبکه ای از آزمایشگاه ها نیاز ندارد. با توجه به اینکه ماه از مقاومت الکتریکی بالاتری نسبت به زمین برخوردار است، دو رصد ساعتی برای صداگذاری آن کافی است، در حالی که در زمین به رصد سالانه نیاز دارد.

باد خورشیدی که رسانایی بالایی دارد، به دور ماه می‌چرخد، گویی ماه را در فویل می‌پیچد، بدون اینکه میدان‌های ایجاد شده در اعماق را به سطح باز کند. بنابراین، در سمت آفتابی ماه، فقط می توان از مولفه افقی میدان مغناطیسی متناوب استفاده کرد، در حالی که در سمت شب که مولفه عمودی نیز کار می کند، وضعیت بیشتر شبیه به زمین است.

مغناطیس‌سنج‌های آپولو واکنش ماه را در باد خورشیدی در دو طرف شب و روز و همچنین در ستون ژئومغناطیسی، جایی که اثرات پلاسمایی باد خورشیدی به حداقل می‌رسد، ثبت کردند.

در دهانه Lemonier در سمت آفتابی ماه، Lunokhod 2 شکل گیری نوسانات میدان مغناطیسی خورشیدی را در طول زمان ثبت کرد. در این مورد، مولفه افقی میدان مغناطیسی هدایت الکتریکی عمیق ماه را منعکس می کند و مقدار مولفه عمودی در یک دوره زمانی طولانی، قدرت میدان خارجی ماه را مشخص می کند. نمودار مقاومت ظاهری تجربی با مقایسه با منحنی های نظری تفسیر شد.

محققان شوروی (L.L. Vanyan و دیگران) و خارجی (K. Sonet، P. Dayel و دیگران) مدل های مختلفی از رسانایی الکتریکی ماه ساخته اند. با عمق: در 200 کیلومتری بالایی یک لایه رسانا ضعیف با مقاومت بیش از 106 اهم متر وجود دارد. عمیق‌تر لایه‌ای با مقاومت کم (103 اهم متر) با ضخامت 150 تا 200 کیلومتر قرار دارد؛ تا 600 کیلومتر، مقاومت با مرتبه‌ای افزایش می‌یابد و سپس در عمق 800 کیلومتری دوباره به 103 اهم متر کاهش می‌یابد (شکل 9).

برنج. 9. ساختار عمیق زمین (خطوط ضخیم) و ماه (نازک) بر اساس داده های ژئوفیزیک:

1 - سرعت امواج طولی; 2 - سرعت موج برشی; 3- رسانایی الکتریکی. مقیاس عمودی - اعماق در رابطه با شعاع متناظر زمین و ماه

صداگذاری های الکتریکی ماه که تا به امروز انجام شده است ویژگی های اصلی زیر را نشان می دهد:

به طور کلی ماه از مقاومت بالاتری نسبت به زمین برخوردار است. در بالای آن یک لایه عایق قدرتمند وجود دارد. هدایت الکتریکی با عمق افزایش می یابد. لایه بندی شعاعی ماه کشف شده و ناهمگنی در جهت افقی در مقاومت الکتریکی ذکر شده است.

بر اساس پروفایل های هدایت الکتریکی و وابستگی رسانایی به دما، دمای داخل ماه برای ترکیبات مختلف گوشته تخمین زده شد. در همه موارد، تا عمق 600 تا 700 کیلومتری، دما زیر نقطه ذوب بازالت ها قرار دارد و در اعماق بیشتر به آن می رسد یا از آن فراتر می رود.

مقایسه دماهای عمیق با دمای ذوب سنگ ها در فشارهای مختلف به دانشمندان این امکان را داد که پارامتر فیزیکی مهمی مانند ضریب ویسکوزیته را تخمین بزنند. این ویژگی توانایی سنگ ها برای حرکت تحت تنش را مشخص می کند.

پوسته بالای 200 - 300 کیلومتری ماه دارای ضریب ویسکوزیته بسیار بالایی از 10 26 - 10 27 پویز است. این قدر 2 تا 3 مرتبه بیشتر از اعماق مربوط به زمین است، حتی اگر سخت‌ترین مناطق سپرهای کریستالی باستانی را در نظر بگیریم. از سطح تا مرکز ماه، ویسکوزیته کاهش می یابد. در عمق بیش از 500 کیلومتر، 100 تا 1000 برابر کاهش می یابد، یعنی با ویسکوزیته گوشته زمین قابل مقایسه است. در استنوسفر ماه، ویسکوزیته به شدت کاهش می یابد و به مقادیر مشخصه استنوسفر زمین می رسد (10 20 - 10 21 پویز).

جریان دما.قبل از پرواز فضاپیماها، اعتقاد بر این بود که محتوای عناصر رادیواکتیو 235 U، 238 U، 232 Th، 40 K در داخل ماه به طور متوسط با شهاب سنگ های کندریتی یا گوشته زمین یکسان است. جریان گرمایی که از اعماق ماه از طریق سطح آن می آید با قیاس با جریان متناظر زمین تخمین زده شد، جایی که در هر ثانیه هر 1 سانتی متر مربع از سطح 1.5 - 10-6 کالری گرما به فضا "تبخیر" می شود. شعاع ماه 3.6 برابر کوچکتر از شعاع زمین، سطح آن 7.5 درصد و حجم آن 2 درصد شعاع زمین است. به شرطی که غلظت ایزوتوپ های رادیواکتیو در واحد حجم یکسان باشد، مقدار شار گرما برای ماه 0.36 × 10-6 cal/cm2 s پیش بینی شد.

در سال 1964، اخترشناسان شوروی به رهبری وی. از محاسبه شده است. این می تواند نشان دهنده محتوای بالاتر ایزوتوپ های رادیواکتیو یا تمرکز منابع گرما در نزدیکی سطح باشد.

نتیجه غیرمنتظره با اندازه گیری مستقیم جریان گرما در ماه تایید شد. اندازه گیری مستقیم جریان گرما در سطح ماه طی دو سفر فضانوردان به ماه انجام شد: در ژوئیه 1971 در منطقه هدلی ریل در لبه شرقی ماری مونس (آپولو 15) و در دسامبر 1972 در منطقه تاروس-لیتروف. در خلیج باریک در جنوب شرقی دریای شفافیت ("آپولو 17"). فضانوردان سوراخ هایی را حفر کردند، لوله های فایبرگلاس را وارد کردند و کاوشگرهای حرارتی را برای اندازه گیری دما و هدایت حرارتی در آنها قرار دادند. هر کاوشگر اندازه گیری هایی را در 11 عمق انجام می داد و شامل 8 دماسنج مقاومتی پلاتین و 4 ترموکوپل بود. دو کاوشگر در عمق 1 و 1.4 متری در ایستگاه آپولو 15 و یکی در عمق 2.3 متری در آپولو 17 نصب شد. خوانش ها هر 7 دقیقه به زمین ارسال می شد. داده های 3.5 سال برای ایستگاه اول و 2 سال برای ایستگاه دوم پردازش شد. سیگنال ها تنها یک ماه پس از راه اندازی ابزارها، زمانی که تعادل حرارتی آنها با سنگ سنگی برقرار شد، شروع به تجزیه و تحلیل کردند. علیرغم تضادهای حرارتی عظیم در سطح (+130 درجه سانتیگراد در روز، - 170 درجه سانتیگراد در شب)، نوسانات دما عملاً در عمق 0.8 متری از بین رفت، در حالی که نوسانات دمای سالانه در تمام اعماق مورد مطالعه احساس شد. برای اندازه گیری رسانایی حرارتی خاک ماه، بخاری های برقی به دستور زمین به مدت 36 ساعت روشن شدند. با افزایش دما، مقدار هدایت حرارتی تعیین شد. هدایت حرارتی سنگ سنگ بسیار کم و به شدت به دما وابسته است. در سطح فقط 0.3 10-5 kcal (cm K) -1 بود، با افزایش تراکم عمیق تر، و به مقادیر ~0.24 10-4 kcal (cm) در عمق 1-2 m K) -1 رسید. در لایه بالایی 250 متری، هدایت حرارتی ظاهراً بسیار پایین است، 2-3 مرتبه کمتر از داخل ماه، 10 برابر کمتر از عایق حرارت عالی - هوا، و 40 برابر کمتر از آب. . بنابراین، سنگ سنگی ماه که در نتیجه ساییدن سنگ‌های آواری در اثر برخورد شهاب‌سنگ به وجود آمده است، نوعی «پتو» را نشان می‌دهد که نقش یک ترموستات را برای ماه بازی می‌کند و از اتلاف گرمای آن می‌کاهد. به عنوان مثال، در طول شکل گیری دریای مونس، مناطق وسیع اطراف با سنگ های آواری پوشیده شده بود. به همین دلیل، در طول 100 میلیون سال گذشته، درجه حرارت در عمق 25 کیلومتری باید از 300 به 480 درجه سانتی گراد رسیده باشد. بر اساس هدایت حرارتی و اختلاف دما، جریان گرمای عبوری از سطح ماه محاسبه شد. مقادیر آن برای منطقه آپنین 0.53 10 -6 کیلو کالری (cm 2 s) -1، در منطقه Descartes - 0.38 10 -6 kcal (cm 2 s) -1 است. این تفاوت 40٪ بیشتر از خطاهای اندازه گیری و اثر تسکین محلی است و تغییرپذیری افقی محتوای ایزوتوپ های رادیواکتیو در پوسته ماه را مشخص می کند.