Luna poate „lansa” cele mai puternice cutremure din lume. Câmpul gravitațional al Pământului Câmpul gravitațional al lunii

Această hartă arată câmpul gravitațional al Lunii, măsurat de misiunea GRAIL a NASA. Credit: NASA/ARC/MIT.

Primele rezultate științifice de la orbitatoarele lunare gemene GRAIL oferă detalii incredibile despre interiorul Lunii și harta cu cea mai înaltă rezoluție a câmpului gravitațional al oricărui corp astronomic, inclusiv al Pământului.

Datele Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) dezvăluie structuri interne străvechi necunoscute anterior, oferă detalii cu cinci ordine de mărime mai bune decât studiile anterioare și oferă informații fără precedent despre suprafața și câmpul gravitațional al Lunii.

Instrumentele navei spațiale GRAIL pot sonda în interiorul planetei. Videoclipurile incredibile dezvăluie o mulțime de detalii pe care echipa a spus că abia încep să le exploreze.

Scăderea gravitației din caracteristicile de suprafață oferă ceea ce se numește o hartă gravitațională Bouguer. Ceea ce rămâne este un tip de anomalie de masă în interiorul Lunii din cauza modificărilor grosimii crustei sau a densității mantalei. În videoclipul de mai sus, zonele circulare proeminente (în roșu) indică concentrații de masă bine-cunoscute sau „masconi”, dar sunt vizibile și multe caracteristici similare recent descoperite pe partea îndepărtată a Lunii.

„98% din gravitația locală se datorează topografiei, în timp ce 2% se datorează altor caracteristici gravitaționale”, a spus Zuber. „S-ar putea să vedeți ochiul de boi al mascoanilor lunari, dar altfel veți vedea o suprafață interioară netedă. Acest lucru se poate întâmpla numai dacă impacturile timpurii ale Lunii au erodat suprafața interioară”.

Aceste hărți ale Lunii arată anomalii gravitaționale Bouguer măsurate de misiunea GRAIL a NASA. Credit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Harta gravitațională Bouguer a arătat, de asemenea, dovezi ale activității vulcanice antice de sub suprafața Lunii și anomalii ciudate ale gravitației liniare.

„Gradienții hărții gravitaționale Bouguer arată caracteristici la care nu ne așteptam”, a spus Jeff Andrews-Hanna, co-investigator la GRAIL. „Am identificat o populație mare de anomalii gravitaționale liniare. Nu vedem nicio expresie a acestora pe hărțile topografice, așa că concluzionăm că acestea sunt structuri interne străvechi”.

O anomalie gravitațională liniară care traversează bazinul Crisium din partea stângă a Lunii a fost dezvăluită de misiunea GRAIL a NASA. Datele gradientului gravitațional GRAIL sunt afișate în stânga, cu locația anomaliei indicate. Roșu și albastru corespund unor gradiente gravitaționale mai puternice. Datele topografice din aceeași regiune de la Lunar Reconnaissance Orbiter altimetrului laser Lunar Orbiter sunt afișate în dreapta; aceste date nu prezintă semne ale unei anomalii gravitaționale. Credit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

De exemplu, această fotografie a bazinului Crisium, care formează unul dintre ochii „omului de pe lună”, hărțile gravitaționale arată o caracteristică liniară de-a lungul bazinului, în timp ce hărțile topografice nu prezintă astfel de caracteristici corelate. „Acest lucru ne spune o anomalie gravitațională formată înainte de impact”, a spus Andrews-Hanna.

Aceste hărți ale părții apropiate și îndepărtate a Lunii arată gradienții gravitaționali măsurați de misiunea GRAIL a NASA, evidențiind o populație de anomalii gravitaționale liniare. Credit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Dovezi suplimentare arată că crusta interioară a Lunii este aproape complet pulverizată.

Alte dovezi arată că crusta Lunii este mai subțire decât se credea anterior.

„Folosind datele gravitaționale GRAIL, am găsit o grosime medie a crustei de 32-34 km, ceea ce este cu 10 km mai puțin decât studiile anterioare”, a spus Mark Wieczorek, co-investigator la GRAIL. „Am descoperit că cea mai mare parte a aluminiului de pe Lună este aproape la fel ca de pe Pământ. Acest lucru se referă la ipoteza recentă conform căreia Luna provine din material de pe Pământ atunci când s-a format în timpul unui impact gigant”.

Misiunea GRAIL a NASA a filmat în timp ce zbura deasupra piscinei Mare Orientale pe Lună. Videoclipul a fost obținut folosind MoonKAM la bordul navei spațiale GRAIL's Ebb 7-8 aprilie 2012. Credit: NASA/JPL-Caltech/Sally Ride Science.

În timpul misiunii principale, cele două nave spațiale GRAIL se aflau pe orbită la 55 km deasupra suprafeței lunare. Această gamă apropiată se datorează faptului că GRAIL produce cele mai bune date de câmp gravitațional pentru orice planetă, inclusiv Pământul.

„GRACE încă colectează date, dar deoarece GRACE trebuie să fie pe o orbită la o altitudine de 500 km”, a spus Zuber. "Nimic nu bate orbita joasă."

Zuber a spus că echipa GRAIL a învățat de la GRACE și a reușit să facă „niște îmbunătățiri rezonabile”. Ei au sugerat, de asemenea, că această tehnologie ar trebui utilizată pentru fiecare corp planetar din sistemul solar și au aruncat o idee tentantă: „Vizualizați, mapați curenții de dedesubt”.

GRAIL își încheie misiunea științifică primară în mai 2013 și operează în prezent într-o misiune extinsă în care altitudinea navei spațiale a fost coborâtă la 23 km deasupra suprafeței. „Deschidem o fereastră în ceea ce privește geofizica și astfel veți auzi rezultatele din noul set de date în curând”, a spus Sami Asmar, membru al echipei GRAIL.

La conferința Astronomical Geophysical Union, Zuber a spus că pe 6 decembrie 2012, echipa va coborî nava spațială la 11 km deasupra suprafeței lunare.

Conceptul artistic al misiunii GRAIL, cu două nave spațiale în tandem care orbitează în jurul Lunii pentru a măsura câmpul gravitațional în detalii fără precedent. Credit: NASA/JPL.

Misiunea extinsă se va încheia în curând, la jumătatea lunii decembrie, iar la scurt timp după aceea cele două nave spațiale vor fi distruse în mod deliberat pe suprafața lunară. Echipa a spus că încă formulează idei pentru scenariul grevei și că analizează posibilitatea de a viza grevele, deoarece acestea se află în câmpul vizual al instrumentelor de pe .

0

Luna și relația ei cu Pământul și Soarele au fost studiate de omenire din cele mai vechi timpuri până în prezent din ce în ce mai intens și cu succes. Fructele acestei cercetări, până în ultimii ani inclusiv, sunt prezentate în multe monografii și manuale. Este dincolo de scopul acestei lucrări să trecem în revistă studiile anterioare, iar în această discuție vom trimite cititorul la acestea fără a intra în detalii și numai atunci când sunt discutate cele mai recente date. Suprafața lunară este formată în principal din multe cratere care au fost create ca urmare a ciocnirilor cu meteoriți giganți. Acest lucru se aplică în special părții invizibile a Lunii și regiunilor continentale de pe partea sa vizibilă. Marile mări circulare: Marea Ploilor, Marea Clarității, Marea Crizei, Marea Nectarului, Marea Umidității și Marea Estului - se formează ca urmare a ciocnirile cu meteoriți uriași și mările puțin adânci, neregulate constau din zone inundate cu material magmatic care acoperă proto-continente similare regiunilor continentelor moderne. Aceste mări de mică adâncime au lanțuri muntoase care apar prin materialul întunecat și netezit și pot acoperi zone care sunt mări „de impact”, ale căror contururi au fost șterse de evenimentele ulterioare. Dacă pe Pământ ar avea loc astfel de ciocniri (ceea ce pare inevitabil), toate rocile terestre care au existat înainte de ciocnire s-ar transforma în clastice. Deoarece rocile magmatice și sedimentare s-au păstrat pe suprafața pământului timp de 3,5 eoni, astfel de numeroase ciocniri trebuie să fi avut loc într-o perioadă de timp anterioară. Cratere radiate (adesea de dimensiuni mici) și un număr de cratere mari fără raze s-au format fără îndoială în toate epocile geologice ale timpului. Mările mari iau forma unor curgeri de lavă, sau cenușă vulcanică sau lacuri de apă.

Acest lucru, desigur, nu este adevărat, așa cum demonstrează absența apei în rocile lunare, dar alegerea între alte posibilități rămâne deschisă. Există, de asemenea, cratere endogene de explozie, iar unii oameni de știință cred că pe Lună există caldere. Autorul acestui capitol se îndoiește de prezența unor caldere mari pe Lună. Constantele fizice ale Lunii și orbita ei sunt bine cunoscute. Unele dintre ele sunt prezentate în tabel.

CÂMPUL GRAVITAȚIONAL AL ​​LUNII

Câmpul gravitațional al Lunii a fost studiat în detaliu folosind sateliți care orbitează lunar. S-a stabilit că acest câmp poate fi reprezentat prin serii obișnuite în armonici sferice numai atunci când se utilizează un număr mare de termeni. Michael și colegii de muncă au compilat cele mai detaliate tabele pentru constantele conținute în Eq.

Autorii subliniază că pentru o descriere matematică a câmpului gravitațional sunt necesari termeni de până la ordinul al 13-lea și nici în acest caz constantele nu scad, ceea ce indică faptul că câmpul gravitațional al Lunii este departe de ceea ce ne așteptam să fie. se obține prin studierea mișcării unui corp mic în câmpul forțelor gravitaționale ale Pământului, Lunii și Soarelui, ținând cont de forțele centrifuge de rotație. În acest din urmă caz, termenii următori C 2.0 ar trebui să fie egali cu zero, ceea ce nu este adevărat. De aici rezultă că distribuția maselor în interiorul Lunii este foarte neuniformă.

unde A, B și C sunt momentele de inerție: A - față de axa îndreptată spre Pământ, B - față de axa est-vest și C - față de axa polară, au fost atent studiate de Koziel, care, conform la librari lunare, le-au gasit, respectiv, egale cu 3,984 * 10 -4 , 6,294*10 -4 si 2,310*10 -4 . Kopal a obținut valori foarte asemănătoare pentru aceleași constante. Valorile teoretice pentru o Lună de plastic sub influența forțelor mare și centrifuge se dovedesc a fi egale cu 0,94 * 10 -5, 3,75 * 10 -5 și 2,81 * 10 -5. Acest lucru indică din nou că Luna este un corp foarte solid și a fost așa din cele mai vechi timpuri. Estimările valorilor momentelor de inerție arată că acestea sunt apropiate de 0,4 Ma 2, unde M și a sunt masa și raza Lunii. Această valoare este tipică pentru o minge de densitate uniformă. Desigur, regiunile de suprafață ale Lunii la o anumită adâncime constau din materie cu densitate scăzută și ar trebui să reducă oarecum valorile momentelor de inerție. Aceste zone cu densitate redusă sunt situate în principal pe partea îndepărtată (grosimea posibilă 30 km) și sunt responsabile pentru forma neregulată a Lunii, momente de inerție și o deplasare a centrului de masă cu 2-3 km față de centrul de figura.

Forma triaxială elipsoidală de neechilibru a Lunii a fost mult timp un mister pentru oamenii de știință. Au fost propuse diverse explicații pentru acest fenomen.

1) Luna poate fi un corp destul de solid capabil să mențină o formă de neechilibru, dar acest lucru nu explică originea sa.

2) Temperaturile mai scăzute la poli ar duce la o densitate mai mare a materiei și la razele mai mici în aceste regiuni, dar acest lucru nu explică diferența dintre momentele de inerție A și B.

3) Curenții convectivi din Lună, urcând la poli și coborând la ecuator, ar fi trebuit să ducă la o scădere a masei la poli și o creștere a masei la ecuator, dar din nou în acest caz momentele de inerție A și B ar trebui să fie egal. Este posibil ca o anumită combinație a celei de-a doua și a treia ipoteze de un tip foarte specific să fie realizată.

4) Luna acumulată din corpuri de diferite densități, ceea ce explică diferențele dintre momentele de inerție. Dacă ar fi avut loc procese convective, atunci Luna la o anumită perioadă a formării sale ar fi trebuit să fie aproape complet topită, deoarece, conform lui Chandrasekhar, convecția cu două celule este posibilă numai cu un miez mic. Convecția pe Lună trebuie să fie atât de adâncă încât, spre deosebire de Pământ, munții îndoiți nu se formează pe ea. Booker susține convecția cu o singură celulă, care ar duce la o altitudine mai mare pe partea invizibilă a Lunii dacă curentul ascendent ar fi în emisfera vizibilă.

Müller și Sjogren au arătat că în diverse regiuni ale părții vizibile a Lunii există acumulări semnificative de mase, numite mascons, în majoritatea cazurilor asociate cu maria circulară de origine impact și, probabil, în toate cazurile asociate cu existența anumitor mase localizate. . Acești masconi au fost descoperiți și cartografiați pe baza observațiilor sateliților lunari artificiali și prin măsurarea directă a vitezei acestora. Müller și Sjogren consideră că observațiile sunt de încredere pentru longitudini între 100 și -100° și pentru latitudini între -50 și 50°. Anomaliile gravitaționale pozitive vizibile în mările de ploaie, claritate, criză, nectar și umiditate sunt de încredere, precum și o anomalie pozitivă observată ușor la nord-vest de centrul discului lunar. Marea de Est este un exemplu de anomalie parțial pozitivă și parțial negativă. Alte anomalii pozitive și negative sunt probabil în limitele erorii de observație. Anomalia negativă din Rainbow Bay este privită de autori ca un fenomen real. Ei au detectat, de asemenea, anomalii negative în circurile Ptolemaic și Al-Batani, care măsoară 87 miligal, așa cum a observat nava spațială Apollo 12 în timp ce se apropia de locul de aterizare. Booker și alții au estimat cantitatea de exces de masă necesară pentru a obține de ordinul a 100 de bari. Deoarece aceste formațiuni sunt vechi, anomaliile gravitaționale ar trebui să persistă pe Lună timp de câțiva eoni, ceea ce indică faptul că Luna este și a fost un corp de duritate foarte mare. Au fost propuse două moduri de a explica aceste fenomene.

1) Se presupune că substanța interiorului lunar, datorită diferitelor procese, s-a ridicat la suprafață în adâncituri formate ca urmare a interacțiunii cu obiectele responsabile de formarea mărilor.

2) Se crede că masconii constau din rămășițele obiectelor străine care se ciocnesc în sine, împreună cu substanța principală, umplând adânciturile formate în urma impactului.

Dacă baza formării masconilor este considerată a fi fluxurile de lavă din adâncurile Lunii, atunci trebuie avut în vedere că pentru a crea astfel de depozite este necesară o presiune în exces de aproximativ 50-100 bar. Nu există surse de astfel de presiune pe Lună. Este posibil ca substanța să fi revărsat în adâncurile uriașe formate ca urmare a coliziunilor enorme din zonele înconjurătoare. Este probabil ca undele Van Dorn din stratul de suprafață foarte zdrobit al Lunii să poată provoca un astfel de proces, dar atunci sunt necesare presupuneri speciale pentru a explica excesul de masă pe unitate de suprafață. Excesul de masă poate fi explicat dacă lava curge de sub zonele învecinate în zonele maritime. Recent, Sjögren a concluzionat că masa suplimentară a Mării Serenității este conținută într-o placă aproape de suprafață care ar fi putut fi formată de astfel de fluxuri de lavă.

Conform unei alte ipoteze, rocile din interiorul lunar s-au deplasat ca materie solidă în cavități gigantice formate în momentul în care au apărut mările; rocile aveau o densitate mai mare decât majoritatea rocilor de suprafață. Dacă s-ar deplasa până la apariția echilibrului izostatic, anomaliile gravitaționale nu ar exista. Dacă nu se realizează echilibrul izostatic, ar apărea anomalii negative. Dacă limita echilibrului izostatic ar fi depășită ca urmare a unei mișcări mari a materiei în creștere sau masa ar fi crescută de un flux de lavă sau rocă fragmentată, ar apărea o anomalie pozitivă. În acest caz, ar trebui să presupunem că într-un mod extrem de fragmentat

În rocile subiacente s-ar dezvolta un stres enorm. Această explicație este posibilă, dar puțin probabilă.

Este în general acceptat că părțile exterioare ale Lunii suportă stres semnificativ și că încălzirea în interiorul Lunii are ca rezultat crearea unei mase topite care este stoarsă în bazinele marine. Această topire parțială pe Pământ produce roci care sunt mai puțin dense în starea lor solidificată (și chiar mai puțin dense în starea lor lichidă) decât rocile din care sunt formate. Pe Pământ, fluxurile de lavă formează lanțuri muntoase cu anomalii gravitaționale pozitive. Pe Lună, zonele joase ale mărilor se umplu. Poate că bazalt de titan-fier de înaltă densitate ar putea fi o astfel de substanță. Cu toate acestea, numeroasele crăpături și șanțuri de pe suprafața lunară nu susțin ipoteza că învelișul exterior al Lunii poate rezista la stres mari.

Un astfel de mecanism de formare a rocilor pe suprafața lunară implică o ejecție netă a rocilor egal în volum cu produsul suprafeței mărilor la o adâncime de aproximativ 50 km, iar acest lucru ar trebui să conducă inevitabil la formarea unui strat de roci ejectate 1/10 din această grosime pe o suprafață de 10 ori mai mare decât suprafața Mare Monsim și a Mărilor Linistei. Autorul acestui capitol, pe baza fotografiilor disponibile ale suprafeței lunare, se îndoiește de validitatea acestui punct de vedere.

Ipoteza că masconii sunt rămășițele unor obiecte străine care s-au ciocnit cu Luna se bazează pe o serie de ipoteze, și anume că impactul are loc la o viteză doar puțin mai mare decât viteza de evacuare a Lunii, că caracteristicile impactului pot fi extrapolată pe baza parametrilor energetici ai exploziilor nucleare și în cazul mariei lunare, și că volumul „ejecției” nete a rocilor lunare este egal cu volumul obiectului care se ciocnește cu Luna. Această explicație implică un fel de „completare”. Din cauza dificultatii de conservare a masconilor, daca interiorul Lunii se afla la punctul de topire al rocilor, se presupune ca umplutura s-a produs in timpul impactului, prin procesele descrise de Van Dorn. Este important să existe o corespondență aproximativă între masele necesare formării masconilor și masele necesare formării mărilor. Excesul mare de masă al masconului Mare Mons și al masconilor altor mări și existența lor continuă timp de eoni (probabil 4,0 * 10 9 ani) indică faptul că Luna este și a fost un corp mai solid și cu temperaturi mai scăzute decât Pământul, la care echilibru izostatic se stabileste in aproximativ 10 7 ani. Se pare că ipoteza fluxurilor colosale de lavă și a mișcărilor foarte mari ale materiei din zona interioară a Lunii nu este în concordanță cu păstrarea acestor structuri masive de-a lungul mai multor eoni.

Interesant este că altimetrul laser al navei spațiale Apollo 15 a arătat că există diferențe mari de altitudine pentru diferite părți ale suprafeței lunare. Regiunile emisferei vizibile, în general, se află mai jos cu aproximativ 2 km, iar emisfera invizibilă este ridicată în raport cu sfera centrată în centrul de masă. În plus, punctele mai adânci identificate până acum sunt situate în mări circulare, ceea ce înseamnă, desigur, că unele mase de materie de înaltă densitate trebuie să se afle sub suprafața acestor regiuni. Pe partea invizibilă a Lunii se află și un crater Van de Graaff foarte adânc, cu contururi neregulate, iar întrebarea apare în mod firesc despre existența unui mascon în această zonă.

SUPRAFAȚA LUNII

Suprafața lunară este acoperită cu cratere și zone vaste, plate. Craterele sunt preponderent de origine de impact, dar, desigur, există și cele vulcanice. Craterele de impact variază în dimensiune, de la zone microscopice până la zone mari lunare gigantice, cu sute de kilometri în diametru. Zonele sunt de vârste diferite. Zonele vechi, cu cratere foarte dens, au probabil între 4,0 și 4,6 miliarde de ani. Cratere izolate, rare, acoperă zone care s-au format de-a lungul timpului geologic. Aceste cratere au fost studiate de mulți cercetători cu mare grijă. Cu toate acestea, ele reprezintă în mare parte evenimente aleatorii și dezvăluie puțin despre istoria Lunii. Ptolemeu și Al-Batani au anomalii gravitaționale negative de aproximativ 87 miligal și indică astfel că aceste cratere vechi au apărut pe Luna solidă la începutul istoriei sale și că starea solidă a persistat până în prezent. Din păcate, este dificil de spus exact ce regim de temperatură este în concordanță cu acest fapt. Craterele mari au vârfuri centrale, ceea ce indică faptul că a existat un „ricoșet” de material sau că există un fragment dintr-un corp străin care a lovit Luna. Probabil prima explicație este mai corectă.

Pe Lună există și cratere asemănătoare vulcanilor. Acestea includ cratere înconjurate de zone întunecate și o serie de cratere de-a lungul abisurilor întortocheate. Fisura lui Davy constă dintr-o linie aproape dreaptă de cratere care pot fi endogene sau cratere de impact cauzate de impactul cu obiecte precum capul unei comete, care au fost sparte în multe fragmente de câmpul gravitațional al Lunii. În multe cazuri, este dificil de spus dacă alte cratere mici aparțin acestei clase. Rezolvarea acestei probleme a necesitat eforturi semnificative. Multe dintre aceste cratere au guri largi, de parcă ar fi fost create de scurgerea gazelor. (Aburul este cel mai caracteristic gaz vulcanic de pe Pământ! Care sunt aceste gaze pe Luna foarte uscată? A reacționat apa cu fierul undeva în zona interioară pentru a elibera hidrogen, sau era monoxid de carbon sau altceva?) În unele structuri locale de curgeri de lavă se observă pe alocuri, în special în Mare Monsim și în Marea Seninătății. În plus, Dealurile Maria, situate în regiunea ecuatorială de vest, par să aibă semne de vulcanism.

Mările mari sunt orificii vaste despre care se crede în mod obișnuit a fi lavă, dar care pot fi cenușă vulcanică sau rocă pirogenă. Fluxurile de lavă care ies la suprafața Pământului sunt de obicei spumoase, iar fluxurile care ies pe suprafața lunii, unde cel puțin în prezent există un vid profund, ar trebui să fie aceleași, chiar dacă masele topite conțin mai puține substanțe volatile. Ceea ce se observă acum sunt soluri formate din particule cristaline și sticloase fin zdrobite în care sunt scufundate fragmente de roci cristaline. Aceste fragmente au uneori cavități cu pereți netezi, care ar trebui să se formeze în timpul cristalizării unei mase topite care conține bule de gaz macroscopice. Ele par ca și cum s-ar fi întărit la o anumită adâncime sub stratul de suprafață izolatoare. Ciocnirile micrometeoriților cu solul și pietrele au jucat un rol în formarea solului, deși probabil este parțial de origine pirogenă.

Mările mari de mică adâncime - Oceanul Furtunilor, Marea Linistei, Marea Abundenței și Marea Norilor - nu au anomalii gravitaționale vizibile care să coincidă cu ele. Astfel, fluxurile se află într-o stare de echilibru izostatic, ceea ce indică faptul că materialul fluxurilor provine probabil de sub suprafața unde se afla, sau că echilibrul izostatic a fost stabilit pentru suprafețe mari ale suprafeței, dar nu și pentru masconii culcați pe unele. adâncimea sub suprafață. Acest strat de roci întunecate trebuie să fie foarte gros, de ordinul mai multor kilometri, deoarece munții de origine a impactului, care au fost amplasați inițial în aceste zone, sunt acoperiți în mare parte de curgerile menționate. Aceste formațiuni stâncoase ar fi putut fi parțial distruse ca urmare a unor procese puternice de impact care au dus la apariția mărilor mari, dar în mările de mică adâncime trebuie să existe și „buzunare” adânci și zone de mică adâncime. Timp de mulți ani, o ipoteză comună a fost că aceste mări întunecate s-au format din fluxuri de lavă din interiorul Lunii; această ipoteză rămâne populară astăzi. Cu toate acestea, datele seismice diferă atât de semnificativ de datele înregistrate pe Pământ, încât pentru a explica aceste discrepanțe este necesar să se postuleze diferențe marcate în structurile de suprafață. Cea mai bună explicație care a fost propusă la momentul scrierii este că suprafața lunară este compusă dintr-un material extrem de fragmentat și constă din sol cu ​​roci împrăștiate în el (vezi discuția de mai jos).

Estimările grosimii regolitului variază semnificativ. Shoemaker et al. indică valori mici ale acestei valori, variind de la 3 la 6 m adâncime într-un crater din apropierea locului de aterizare al compartimentului lunar Apollo 11. Kopal, pe baza adâncimii șanțurilor, insistă pe o grosime de câteva sute de metri, iar Seeger, pe baza unui studiu al structurilor craterului Davy, consideră că grosimea stratului în acest punct este de 1 km. Gold și Souter sugerează că adâncimea stratului de materie fragmentată este de 6-9 km. Aceste estimări se referă la stratul de suprafață al mărilor. Procesele intense de impact pe suprafața continentelor ar fi trebuit să ducă, de asemenea, la formarea de materie foarte fragmentată și, desigur, suprafața continentelor a fost supusă aceluiași bombardament de obiecte de micro și macrometeoriți (ca și suprafața de mările) din momentul formării lor.

Mări mari mari s-au format ca urmare a ciocnirilor cu corpuri masive. Van Dorn a aplicat teoria valurilor pentru a studia astfel de coliziuni de impact și, în special, în cazul Mării de Est, a remarcat o bună concordanță între razele calculate și reale ale structurilor sub formă de valuri care înconjoară această și alte mări, presupunând existența unui strat lichid. 50 km grosime. Cu toate acestea, este imposibil de presupus simultan existența unui strat lichid de 50 km adâncime și în același timp a unei cruste solide care susține lanțurile muntoase existente. Este posibil ca un strat foarte fragmentat de material solid să se poată comporta ca un lichid imperfect, formând unde în cadrul proceselor de înaltă energie care se solidifică odată ce densitatea de energie scade la valori mai mici.

Kaula și colab. au arătat că partea îndepărtată a Lunii este mai înaltă decât partea vizibilă cu aproximativ 3-4 km și că centrul figurii este deplasat la longitudinea 25° E cu 2-3 km. Acest lucru indică probabil o grosime a crustei de aproximativ 30 km pe partea îndepărtată și că crusta este compusă din minerale bogate în CaO, Al203 și Si02 și conține ceva FeO.

Datele fizice de pe suprafața lunară indică faptul că pe suprafața mărilor și a continentelor există un strat foarte fragmentat de silicați, că corpul Lunii este foarte solid până la adâncimi semnificative și a fost așa pentru cea mai mare parte a existenței sale.

OBSERVAȚII SEISMICE

Instrumente seismice au fost instalate pe suprafața lunară de către membrii echipajelor navei spațiale Apollo, iar informațiile obținute cu ajutorul lor sunt de mare valoare pentru înțelegerea structurii interne a Lunii. Prima, cea mai surprinzătoare descoperire a fost că rata de atenuare a semnalelor seismice de pe Lună a fost mult mai mică decât rata de atenuare de pe Pământ. Compartimentul lunar al navei spațiale Apollo 12 a căzut pe suprafața lunii cu o viteză de 1,68 km/sec. Energia de impact a fost de 3,36 * 10 16 erg. Distanța dintre locul accidentului și cel mai apropiat seismometru este de 73 km. A fost înregistrat un semnal care a atins un maxim după aproximativ 7 minute. după impact și apoi a dispărut încet

timp de 54 min. Când vehiculul de lansare al navei spațiale Apollo 13 a fost aruncat pe Lună (viteza în momentul impactului 2,58 km/sec, energia impactului 4,63 * 10 17 erg, distanța de la seismometru 135 km), a fost înregistrat un fenomen similar care a durat peste 200 min. Dacă viteza sunetului ar fi de 6 km/sec, undele sonore ar călători 21.600 km, sau de 6 ori diametrul Lunii, în 1 oră. Au fost înregistrate atât undele P, cât și unde S (atât o undă de compresie, cât și o undă de forfecare). Fenomene similare au fost înregistrate în cele mai recente zboruri.

Aceste rezultate diferă semnificativ de observațiile de pe Pământ, unde semnalele ar dispărea în câteva minute. Au fost observate și alte semnale mai slabe, de tip aproape similar, probabil ca urmare a căderii corpurilor de meteoriți pe suprafața lunii. În plus, au fost primite și alte grupuri de semnale în care modelul de înregistrare a fost repetat foarte precis, indicând faptul că membrii grupului de semnale provin din aceeași sursă și au mers la seismometre pe aceleași căi. Undele și energia oscilațiilor de lungă perioadă sunt concentrate într-un volum foarte mic, probabil în stratul de suprafață, în principal în imediata apropiere a sursei. O astfel de descompunere lentă a semnalelor nu este observată pe Pământ și, prin urmare, trebuie să existe diferențe semnificative în caracteristicile fizice ale celor două planete. Cea mai evidentă dintre acestea este natura mai fragmentată a suprafeței lunare. Este probabil ca atât Oceanul Furtunilor, cât și Marea Linistei să aibă un strat foarte fragmentat, similar cu cel găsit pe părți ale continentelor care se află sub solul întunecat și stratul stâncos al mărilor. Latham și colab. au discutat structura sa, iar Gold și Sauter au efectuat calcule folosind un model al unui strat de praf gros de câțiva kilometri, cu vitezele sunetului crescând liniar cu adâncimea și cu reflexii din stratul exterior al suprafeței mării. Cele două modele sunt similare dacă ne amintim că rocile mai mici decât lungimea de undă au un efect redus asupra propagării și reflectării undelor sonore. Este probabil ca straturile de silicat solid să se comporte diferit.

Un număr de semnale sunt reproduse cu mare precizie și nu pot fi atribuite meteoriților; prin urmare, sunt de natură endogenă. Ele sunt mai des înregistrate la perigeu și, aparent, sunt „activate” de efectul de maree. Ar trebui să apară reflexii de la diferite mase și suprafețe. În consecință, trebuie să existe și neomogenități structurale extinse. Aceste „cutremururi lunare” înseamnă că energia mecanică sau potențială dintr-un număr de surse este disipată ca energie vibrațională și căldură. Ne putem imagina mai multe surse de astfel de energie.

1) Masconii se scufundă în straturi mai adânci.

2) Forma neregulată a Lunii se transformă într-o formă sferică mai regulată.

3) Orbita lunară elipsoidală devine din ce în ce mai circulară pe măsură ce axa majoră scade. Acest efect ar putea fi stratificat peste alte modificări orbitale din alte motive.

4) Procesele convective din intestinele Lunii sau fluxurile de lavă provoacă cutremure lunare „asemănătoare Pământului”.

5) Pe măsură ce Luna se îndepărtează de Pământ din cauza efectelor mareelor, ea, rămânând o emisferă în fața Pământului, își reduce viteza de rotație, ceea ce probabil provoacă cutremure lunare, iar energia de rotație este o sursă de energie seismică.

6) O ușoară contracție și expansiune au loc din cauza schimbărilor de temperatură de pe Lună.

7) Tobogane de piatră. Cu toate acestea, se pare că acest proces a durat miliarde de ani pentru a fi finalizat.

„Cutremurele lunii” par să apară la adâncimi de aproximativ 800 km, iar reflexiile care apar la astfel de adâncimi indică faptul că există o structură stratificată la aceste adâncimi. Cu toate acestea, nu există încă o dovadă sigură a existenței unui miez metalic. Poate exista un strat bazaltic de regolit de 20 km; la o adâncime de 60 km - un strat cu o viteză a undei de compresie egală cu viteza sunetului în anortozit și. mai adânc, la o adâncime nedefinită, este un material cu viteza sunetului caracteristică dunitei. Astfel, structura stratificată constă probabil dintr-un strat de 20 km de bazalt fragmentat, un strat de 40 km de anortosit și apoi un strat de dunite de adâncime necunoscută cu o sursă de cutremure de lună și reflexie slabă la o adâncime de aproximativ 800 km; Nu există dovezi ale prezenței unui miez metalic. Date recente arată că există o regiune centrală care nu conduce undele S”.

și constând probabil din silicați parțial topiți. Acest „nucleu” central are o rază de aproximativ 700 km.

Luna este mult mai liniștită decât Pământul cu sursele sale inepuizabile de energie, dintre care cea mai importantă este convecția în mantau cauzată de încălzirea radioactivă. Acesta este cel care creează lanțuri muntoase gigantice, anomalii gravitaționale pozitive și negative, dă naștere la vulcani uriași și fluxuri de lavă și mișcă continentele. Dacă convecția există sau a existat pe Lună, efectele acesteia ar trebui să fie foarte mici în comparație cu ceea ce se observă pe Pământ.

Explicația fenomenelor seismice ca o consecință a unui strat fragmentat pe suprafață contrazice în mod fundamental ideea unui strat de lavă solidificată sub suprafață. În contrast, solul lunar conține roci care s-au format prin topire, iar modelele complexe și atent studiate de „cutremurele lunii” indică existența unor structuri complexe sub suprafața lunară.

COMPOZIȚIE CHIMICĂ

Cele mai recente măsurători ale razei Lunii au făcut posibilă stabilirea densității medii a solului său la 3,36 g/cm 3 , iar natura puternic fragmentată a stratului de suprafață indică faptul că, atunci când se estimează densitatea materiei pentru întreaga Lună, trebuie luată în considerare influenţa golurilor. În plus, densitatea subsolului poate scădea din cauza temperaturilor ridicate într-o măsură mai mare decât crește din cauza presiunilor ridicate. Acest lucru indică din nou că densitățile minerale pot fi mai mari în condiții de laborator. Poate că valoarea de 3,4 g/cm 3 este o estimare acceptabilă pentru valoarea medie a acestui parametru. Densitățile medii ale condritelor de tip L și H în condiții de presiune scăzută sunt în intervalul 3,57 și 3,76 g/cm3 sau 3,68 și 3,85 g/cm3 dacă sunt prezente minerale grele. Densitatea solului pământului la temperaturi și presiuni scăzute poate fi de aproximativ 4 g/cm3. În consecință, Luna conține fie mai puțin fier, fie cantități mai mari de apă și compuși de carbon decât rocile Pământului. Conținutul scăzut de apă și compuși de carbon din materialul de suprafață contrazice a doua ipoteză. Silicații, așa cum arată analiza meteoriților cu un conținut de fier de cel mult 10 procente în greutate, ar putea oferi densitatea necesară. Condritele carbonice de tip III au și ele această densitate. Concentrația de potasiu în acești meteoriți este mai mică decât în ​​alte condrite, fiind de aproximativ 360 ppm în loc de 850 ppm. Această abundență relativă mai mică de potasiu și concentrații comparabile de uraniu și toriu ar fi permis lunii inițial rece să rămână sub punctul de topire a silicatului pe tot parcursul epocii geologice.

Wencke, într-o revizuire foarte cuprinzătoare a chimiei Lunii, a ajuns la concluzia că materialul de suprafață al Lunii poate fi considerat ca un amestec de două componente: una condensată la o temperatură ridicată și cealaltă având o compoziție meteoritică medie. Raportul dintre K și U este de aproximativ 2000, în timp ce în meteoriții condritici ajunge la 60 sau 80 de mii. Acest lucru se datorează concentrației semnificativ crescute de U și alte elemente care se condensează la temperaturi ridicate. Interesant este că acest raport pentru rocile terestre este de aproximativ 10.000, indicând o proporție crescută de condens la temperatură înaltă pe Pământ.

Primele date privind compoziția chimică a rocilor lunare, obținute de Turkevich și colab., pe baza observațiilor efectuate folosind sonda spațială Surveyor 5 - Surveyor 7, indică faptul că suprafața mărilor conține bazalt cu un conținut ridicat de titan și că continentele au un conținut ridicat de concentrații de aluminiu și calciu și concentrații scăzute de fier. Aceste rezultate au fost pe deplin confirmate ulterior printr-un studiu mai detaliat al compoziției probelor de rocă lunară livrate pe Pământ de echipajele navei spațiale Apollo. Există mai multe tipuri diferite de roci pe suprafața lunii. Zonele marine par să fie formate predominant din roci de tip bazalt și material fin zdrobit. Zonele continentale sunt formate din roci caracterizate prin concentrații mari de feldspat de calciu, substanțe precum anortozitul. Mai mult, zona din apropierea craterului Fra Mauro, unde echipajul navei spațiale Apollo 14 „a aterizat”, constă din ceea ce numim KREEP, adică o substanță caracterizată printr-un conținut ridicat de potasiu, pământ rar.

elemente și fosfor. Meteoriți de tip anortosit sau KREEP nu au fost niciodată observați și nu se găsesc alte roci lunare printre meteoriți. Au fost descoperite și alte tipuri de roci care sunt aparent rare.

Există unele diferențe notabile în compoziția chimică a substanțelor lunare, terestre și meteoritice.

O diferență foarte curioasă în compoziția chimică se referă la europiu. Acest element este divalent în medii foarte reducătoare și trivalent în condiții mai puțin reducătoare. În rocile de suprafață lunară, europiul prezintă o tendință clară de a urma stronțiul divalent și o tendință slăbită de a se comporta ca alte elemente trivalente de pământuri rare. Acest lucru arată că rocile de suprafață lunară s-au format în condiții extrem de reducătoare. Sunt detectate doar mici incluziuni metalice de fier și nichel și încă nu este clar dacă sunt de origine lunară sau fragmente de meteoriți. Sulfura de fier se găsește doar în cantități mici. Cel mai surprinzător este faptul că concentrația de titan este mult mai mare la unele bazalți lunari decât la cele terestre.

Proprietățile fizice ale acestor roci silicate sunt interesante. Solurile bazaltice constau din fragmente cristaline și sticloase foarte mici. Breciile par a fi sol sinterizat. Există roci care s-au cristalizat dintr-o topitură lichidă și uneori conțin bule netede, ceea ce indică faptul că bule de gaz au fost prezente în timpul procesului de solidificare. „Creation Specimen” 15.415 constă în întregime din sferule de feldspat de calciu vitrificate. Rocile lunare conțin adesea incluziuni rotunde de silicat, care au proprietăți fizice asemănătoare condrulelor meteoriților, dar au o compoziție chimică diferită. Cu toate acestea, nu au fost găsite fragmente de meteorit identificate, ceea ce indică faptul că meteoriții care impactează Luna sunt rupte în fragmente extrem de mici. În plus, rocile lunare diferă ca compoziție chimică de rocile meteoritice.

Deoarece Luna nu are atmosferă, se pot observa radiații de înaltă energie emise de elementele radioactive la altitudini mari deasupra suprafeței lunare. Astfel de observații au fost planificate de Arnold la întocmirea programului de zboruri către Lună și au fost realizate recent cu succes de membrii echipajelor navei spațiale Apollo 15 - Apollo 17. Aceste studii indică faptul că zonele marine au concentrații mai mari de potasiu, uraniu și toriu decât cele continentale și că concentrații diferite ale acestor elemente sunt înregistrate pe suprafețe mari de suprafață a mării. În plus, raportul concentrației potasiu/uraniu este întotdeauna mai mic decât în ​​rocile terestre. Aceste date sunt confirmate de analiza rocilor lunare aduse pe Pământ și arată că suprafețe mari ale suprafeței Lunii sunt caracterizate de diferențe chimice. Adler et al., studiind fluorescența razelor X a rocilor lunare atunci când sunt iluminate de razele X solare, au arătat că zonele continentale, în general, conțin mai multe elemente caracteristice rocilor anortozitice. Din păcate, studii mai detaliate și mai extinse de acest fel care să acopere întreaga suprafață a Lunii nu au fost încă efectuate.

Pare probabil că încă din prima etapă a existenței Lunii a existat o topire continuă la scară limitată; Acest lucru pare să fie confirmat pe măsură ce studiul probelor lunare se extinde. Micile fluxuri de lavă găsite în diferite locuri pot fi de origine mai recentă. Dacă ies din adâncul interior al Lunii, ele pot oferi informații despre compoziția chimică a adâncului interior, care va fi foarte valoroasă. S-a crezut că echipajul navei spațiale Apollo 16 care aterizează lângă craterul Descartes va găsi roci vulcanice mai recente, dar locul s-a dovedit a fi acoperit cu roci vechi de anortozit. Echipajul navei spațiale Apollo 17 trebuie să aterizeze într-un golf întunecat din Mare Serenity, lângă Craterul Littrow, unde sunt semne foarte clare ale unei curgeri de lavă. Dacă acest curent a ieșit de la o adâncime mică, atunci se pune întrebarea: cum ar putea supraviețui un mare mascon în Marea Clarității, deoarece intestinele Lunii în acest caz ar fi trebuit să aibă o temperatură ridicată, începând de la sursa locală a rocii întunecate specificate și la adâncimi mari? Rezultă că fluxul vulcanic, dacă există unul, a venit din adâncul interiorului și că Luna are o înveliș exterior foarte dur. Probele de rocă livrate de pe acest site vor oferi informații despre compoziția interiorului lunar.

SUBSTANȚE CARBONICE

Nu s-au găsit dovezi care să susțină existența unor forme biologice vii sau fosile pe Lună. Concentrațiile totale de carbon din toate probele de rocă lunară studiate variază de la 30 la 230 de părți per milion, concentrațiile de carbon din sol fiind mai mari decât în ​​rocile cristaline. Concentrația de azot este puțin mai mică decât cea de carbon.

Analizele chimice au confirmat prezența hidrocarburilor, compuși ai carbonului, hidrogenului, oxigenului și azotului, dar în general în concentrații atât de mici încât este greu de sigur că sunt substanțe endogene și nu o consecință a poluării terestre. Cromatograful de gaze și spectrometrul de masă sunt atât de sensibile încât pot detecta anumiți contaminanți în intervale de concentrație de până la 10-9. Toți cercetătorii au descoperit diverși compuși de hidrocarburi care conțin până la șase sau mai mulți atomi de carbon și compușii mai comuni și simpli de carbon cu oxigen, hidrogen și azot. Cei mai interesanți compuși din punctul de vedere al existenței formelor biologice ale materiei au fost identificați de câțiva cercetători. Nagy și colab. au descoperit glicină, alanină și etanolamină în plus față de uree și amoniac. Fox și colab., au găsit glicină și alanină în extracte apoase nehidrolizate și, în plus, au găsit prezența acidului glutamic, acidului aspartic, serinei și treoninei în extracte după hidroliză. Concentraţiile acestor substanţe au fost de aproximativ 50 de părţi la 10 9 . Hodgson și colab. au identificat porfirina, dar au asociat prezența acesteia cu contaminarea rocilor lunare cu gazele duzei motorului rachetei. Ținând cont de cantitățile foarte mici de substanțe detectate, este necesar să se dovedească conținutul acestor compuși în alte probe de sol lunar și să se preleveze probe pentru analiză cu grijă deosebită, evitând contaminarea acestora. Este probabil ca mulți compuși să fi fost formați prin adăugarea de soluții chimice la mostrele studiate de roci lunare, deoarece rocile lunare conțin atomi de carbon activați și alte elemente care au căzut pe suprafața Lunii odată cu vântul solar. Abell și colab., în special, au demonstrat formarea metanului de deuteriu C D 4 atunci când se folosește apă cu deuteriu D 2 0 în loc de apa obișnuită H 2 0. Apă în probele de lună

de sol este conținut în concentrații atât de mici încât este extrem de dificil să se facă distincția între apa endogene și poluarea terestră.

VARSTA LUNII

Când se studiază vârsta rocilor lunare, se folosesc două metode de determinare. Presupunând că rocile lunare provin din substanțe de tip meteorit, se determină momentul când rocile de pe suprafața lunară au fost separate de substanța de origine meteorită. Această perioadă este cunoscută drept „vârsta modelului”. Când se calculează vârstele Rb 87 - Sr 87 sau vârstele uraniu-plumb și toriu-plumb, se presupune că raporturile de concentrație dintre rubidiu și stronțiu sau uraniu și toriu față de plumb nu s-au schimbat de la separare. A doua metodă de determinare a vârstei rocilor determină momentul în care proba studiată a fost ultima dată în stare topită sau când izotopii elementelor au fost ultima oară distribuite uniform între mineralele probei de rocă studiate. Aceasta este o „vârstă izocronică”. Vârsta modelului Rb 87 - Sr 87 pentru majoritatea probelor de sol lunar studiate este de aproximativ 4,6 eoni (4,6 10 9 ani); acesta este timpul necesar pentru formarea Sr 87 în majoritatea probelor din stronțiu primordial în 4,6 eoni, conform studiilor meteoriților acondriți bazaltici. Vârstele izocrone ale rocilor variază de la 3,3 la 4,1 eoni. Aceasta înseamnă că compoziția generală a rocilor în raport cu rubidiu și stronțiu s-a format în această formă acum 4,6 eoni și nu s-a schimbat în timpul procesului de încălzire repetă care a avut loc în momente izocronice ulterioare. Fluxurile de cenușă în aceste perioade ulterioare nu au condus la separarea topiturii lichide și a reziduurilor solide, ceea ce s-a datorat probabil câmpului gravitațional slab al Lunii, în care buzunarele de mase parțial topite nu s-au separat în straturi formate din faze lichide și solide. , sau a fost cauzată de topirea completă a pungilor de bazalt, astfel încât fracţionarea nu a avut loc. Până la 40 -Ar 40 vârsta este în general în concordanță cu vârsta izocronică Rb 87 - Sr 87, deoarece argonul s-a disipat în ultima fază de încălzire. Vârstele uraniu-plumb și toriu-plumb ale rocilor dau o imagine mai complexă și nu sunt în concordanță cu vârstele Rb 87 - Sr 87, aparent din cauza pierderii plumbului în spațiul înconjurător, probabil din cauza volatilizării. Este interesant de remarcat faptul că vârstele izocronice ale unui număr mare de probe de sol studiate și ale multor probe cristaline au valori în intervalul 4,3-4,6 zone.

Deoarece probele de sol și rocile au compoziții diferite, fluxurile vulcanice care au erupt din buzunare izolate nu ar fi trebuit să se amestece între ele în perioada de acum 4,6 eoni înainte de formarea fluxurilor, adică acum 3,3-4,0 eoni. Nu se știe dacă revărsările au avut loc înainte de 4,0 eoni sau după 3,3 eoni. Ipoteza opusă este că componentele bazaltice au fost formate din fluxuri terestre obișnuite în care topitura bazaltică a fost separată de fracțiunea solidă rămasă la adâncime și că uraniu-plumb, toriu-plumb, rubidiu și stronțiu în cantități variate au fost adăugate ulterior de la unele. materia primordială s-a format acum 4,6 eoni. În acest caz, trebuie să presupunem că aceste roci bazaltice originale cu conținut scăzut de aceste elemente s-au format ca urmare a unor procese de topire, în cursul cărora, în cazul rocilor terestre, de regulă, se formează bazalți care conțin elementele menționate. Cu toate acestea, acest lucru este complet incredibil și o explicație mai fiabilă, aparent, este că cauza discrepanțelor a fost topirea sistemelor limitate în prezența unui câmp gravitațional slab.

Sunt de interes doi indicatori de vârstă: determinati de raportul K 40 - Ar 40 (metoda dezvoltată de Turner) și determinați de raportul Rb 87 - Sr 87 (metoda dezvoltată de Schaefer și colab.). Proba de creație 15415 și rocile anortosite aduse înapoi de echipajul navei spațiale Apollo 16 au o vechime de aproximativ 4,1 eoni. S-a sugerat că vârsta unor roci anortozitice ar trebui să fie de 4,6 eoni, pe baza faptului că cea mai timpurie perioadă de topire a avut loc în acel moment și că rocile anortozitice au apărut atunci. Ce a deplasat ceasul ciclului K 40 - Ar 40? Un soare fierbinte, ciocniri în centura de asteroizi sau ambele, sau altceva necunoscut?

ISTORIA LUNII

Se știe acum că regiunile continentale ale Lunii constau din roci de tip anortozit și că aceste roci și bazalt de titan-fier și-au dobândit compoziția ca urmare a proceselor de topire cu 4,6 ± 0,1 eoni în urmă. Ulterior a avut loc topirea, ducând la formarea rocilor din Marea Liniste și Oceanul Furtunilor. În urma unor procese din această perioadă s-au format masconi și, datorită durității rocilor, s-au păstrat până în zilele noastre. Temperaturile maxime ale subteranei necesare pentru conservarea masconilor nu sunt cunoscute, dar temperaturile subterane ale Pământului par a fi prea ridicate. O comparație precisă este dificilă de câmpul gravitațional mai mare al Pământului și de presiunea mai mare în straturile sale exterioare. Dacă nu ar exista dovezi de topire, s-ar putea presupune că Luna a fost rece de-a lungul istoriei. Dacă ar fi posibil să se ignore masconii, acest lucru ar duce la acceptarea ipotezei de temperatură ridicată, desigur, ignorând sau găsind o altă explicație pentru momentele de inerție. Dacă sunt luate în considerare toate circumstanțele, devine inevitabil să recunoaștem necesitatea unei istorii complexe a Lunii. Dacă ceva, pietrele magnetice sunt misterioase.

Dacă Luna a fost inițial complet topită, atunci trebuie să se fi solidificat și să fi suferit diferențieri în urmă cu 4,5-4,7 eoni. Stratul de anortozit s-a întărit și a plutit la suprafață, stratul de piroxen-olivină s-a scufundat în adâncuri, iar stratul de bazalt de titan-fier a apărut între ele sau s-a amestecat cu alte straturi pentru a fi eliberat ulterior în timpul topirii ulterioare a volumelor individuale. Părțile exterioare trebuie să se fi răcit în așa măsură încât să asigure persistența anomaliilor gravitaționale negative în Ptolemeu și

Al-Batani și, probabil, în astfel de cratere de pe toată suprafața. Acest lucru s-a întâmplat când concentrațiile de elemente radioactive erau la nivelurile maxime. Au fost efectuate multe cercetări asupra regimului termic al Lunii de-a lungul istoriei sale geologice. Astfel de studii arată cât de dificil este să răcești corpul topit al Lunii într-un eon, chiar și în absența elementelor radioactive. Poate, așa cum subliniază Tozer, convecția a jucat cel mai important rol. În cazul Pământului, răcirea nu a avut loc de 4,6 eoni și anomaliile gravitaționale pozitive sunt menținute doar de celulele convective gigantice. Pe tot parcursul apariției fluxurilor de lavă, interiorul Lunii trebuie să fi menținut o temperatură ridicată și doar în învelișul exterior a fost posibilă existența rocii solide, așa cum este cazul Pământului. Pare puțin probabil, dacă nu chiar imposibil, să explicăm observațiile în acest fel. Chiar și fără a recurge la mascons, o astfel de istorie lunară ipotetică ar produce fluxuri de lavă mai numeroase decât se observă de fapt și, mai ales, o astfel de ipoteză de temperatură ridicată ar implica o topire mult mai extinsă a suprafeței lunare. Absența zonelor de tip marin indică faptul că procesele de topire au avut doar o mică întindere.

Dacă valorile momentelor de inerție stabilite folosind sateliți artificiali lunari și observații astronomice sunt corecte, atunci un strat extins de roci anortozitice de densitate scăzută, un miez mic de fier și roci dense de siliciu în interiorul Lunii sunt de neconceput fără existența unui strat de materie de mare densitate în apropierea suprafeței. Și pare incredibil că un astfel de strat de rocă cu o densitate mare de materie s-ar fi format și s-ar fi păstrat dacă Luna ar fi fost un corp complet topit într-un stadiu incipient al existenței sale. Dar poate că datele despre momentele de inerție sunt incorecte!

S-a sugerat că topirea inițială cu 4,5-4,7 eoni în urmă a fost limitată la stratul exterior din Luna inițial rece și că masconii au fost susținuți de interiorul rece și de anomaliile gravitaționale negative ale craterelor Ptolemeu și Al-Batani și alte cratere - stratul exterior, care s-a răcit destul de repede. Acest model presupune că următorii factori au fost sursele de încălzire.

1) Încălzirea suprafeței într-o sferă mare de gaz sau în timpul procesului de acumulare într-o astfel de sferă.

2) Încălzirea suprafeței datorită efectelor mareelor ​​în timpul captării Lunii.

3) Mișcarea câmpurilor magnetice de-a lungul suprafeței lunare și excitarea curenților electrici în silicați deja încălziți de unele mecanisme funcționale anterior.

4) Încălzirea în timpul procesului de acumulare, în care s-a produs acumularea rapidă de solide în ultimele etape. Pe măsură ce s-a răcit, s-a separat în mai multe straturi, bazaltul de titan-fier solidificându-se ultimul, undeva sub suprafață. Aparent, opțiunea 4) ar duce la crearea unor condiții foarte dinamice, prost potrivite pentru separarea rocilor în diferitele straturi identificate prin cercetarea chimică. Bazaltul s-a topit mai târziu și a fost forțat în sus din straturile mai adânci. Încălzirea radioactivă poate să fi avut loc ca urmare a conductivității termice foarte scăzute a stratului de praf de pe suprafață și a proprietăților sale de izolare termică ridicate. Mările „de mică adâncime”, constând din curgeri de cenușă pe o suprafață foarte neregulată, ar avea mai multe straturi adânci, precum și straturi de suprafață. Straturile adânci trebuie să se fi încălzit considerabil pe perioade cuprinse între sute de milioane și un miliard de ani, chiar dacă au avut inițial temperaturi scăzute (aproximativ 0 ° C), ceea ce, însă, nu este deloc necesar. Autorul acestei lucrări împărtășește aceste idei.

Se credea anterior că primele cratere, maria și mascons s-au format ca urmare a ciocnirilor din primele etape ale istoriei geologice a Lunii, dar dacă presupunem că o coliziune catastrofală a avut loc în centura de asteroizi în urmă cu aproximativ 4 eoni, ducând la formarea multor fragmente mari și mici care au căzut pe Pământ, Lună și alte planete pe parcursul a câteva sute de milioane de ani, este posibil să se construiască o istorie diferită a suprafeței lunare. Nu există urme ale unor astfel de ciocniri păstrate pe Pământ dacă au avut loc înainte de formarea celor mai vechi roci ale Pământului. Trebuie să acceptăm că masconii au apărut ca urmare a unor „ricoșete” de roci lunare și că anomaliile gravitaționale au persistat în ciuda deplasărilor extinse și energetice ale rocilor, deoarece ciocnirile de acest fel trebuie să fi avut loc la viteze mari.

Prin urmare, pentru a explica anomaliile gravitaționale, masele de obiecte care se ciocnesc la viteze atât de mari trebuie să fie extrem de mici. Cu această ipoteză, putem avea cu ușurință suprafața Lunii suficient de rece pentru a susține prezența anomaliilor gravitaționale de tip Ptolemaic și Al-Batani, dar problema existenței masconilor rămâne nerezolvată dacă acceptăm că roci bazaltice feruginoase de titan s-au turnat pe suprafața de la o topire subterană, care pare a fi o ipoteză acceptabilă cu această înțelegere a istoriei timpurii a Lunii.

Topirea parțială a interiorului lunar cu 3,1-3,0 eoni în urmă, așa cum este acceptat de unii cercetători, ar duce aproape sigur la separarea rubidiului și a stronțiului unul de celălalt și, prin urmare, epoca modelului bazalților de titan și fier aproape sigur nu ar putea. fi de aproximativ 4,6 eoni. Acesta este un argument serios împotriva formării acestor roci ca urmare a topirii parțiale a interiorului lunar.

Astfel, putem concluziona că Luna s-a format la temperaturi relativ scăzute, a fost încălzită de surse externe de căldură, răcită suficient și la o adâncime suficientă pentru a permite craterelor mari (150 km în diametru) să mențină anomalii gravitaționale negative și a fost, datorită interior solid, capabil să mențină concentrațiile de masă. Diferențierea anortozitului, bazaltului de titan-fier și a altor fracțiuni a avut loc în timpul procesului de răcire. Solul s-a format în primul rând dintr-un flux de cenușă și a fost topit în cantități limitate din cauza încălzirii radioactive din cauza conductibilității termice scăzute a straturilor de suprafață ale solului. Acest presupus istoric este complex și va fi probabil revizuit pe măsură ce dovezile se acumulează.

După cum sa discutat mai sus, seismologii au obținut date care confirmă existența unui strat de anortozit care se extinde până la o adâncime de aproximativ 60 km sub suprafață și a unei zone interioare sub acest strat constând din roci de tip dunite bogate în piroxen și olivină. În comparație cu cutremure, cutremurele de lună sunt foarte moderate, iar unele dintre ele apar în mod repetat în puncte situate la o adâncime de aproximativ 700-800 km. În acest caz, reflexiile apar în structurile situate la aproximativ aceeași adâncime. Ele nu pot fi cauzate de existența unui miez metalic, ci pot fi create de interfețele structurilor de alt tip. Aceasta susține ipoteza unei topiri foarte profunde sau complete în zorii istoriei lunare. Cu toate acestea, dovezile nu sunt concludente. Observațiile au fost efectuate pe zone limitate ale suprafeței lunare și în zone relativ apropiate de zonele marilor masconi și a mărilor de impact.

PIETRE MAGNETICE ALE LUNII

Nu a fost descoperit niciun câmp de dipol pe Lună, dar roci magnetizate sunt situate la locurile de aterizare a lui Apollo, care au o vechime între 4 și 3,1 eoni. Prin urmare, înainte de această oră sau mai târziu, câmpurile magnetice trebuie să fi fost prezente pe Lună, iar rocile din aceste câmpuri magnetice trebuie să se fi răcit la temperaturi sub punctul Curie. Există și zone magnetizate destul de mari. Originea câmpurilor magnetice responsabile de formarea pietrelor magnetizate rămâne un mister pentru toți cercetătorii acestui fenomen. Această întrebare este importantă pentru problema originii Lunii.

După ce câmpul magnetic al Pământului și posibilul câmp al Soarelui au fost aruncate, ne-am orientat către un posibil câmp dipol lunar, care ar fi trebuit să dispară nu mai devreme de 3,1 eoni în urmă. O propunere, făcută în special de Runcorn, prevedea existența unui miez de fier mai mic decât cel al Pământului, care, prin urmare, ar trebui să se rotească foarte repede pentru a crea câmpul necesar. Acest lucru pare puțin probabil, deoarece observațiile seismice nu au detectat un nucleu, deși este posibil să nu fie complet concludente. Dacă un astfel de miez de fier rotativ a fost prezent devreme, cu mai bine de 3,1 eoni în urmă, acest lucru ar indica că s-a răcit și, prin urmare, câmpul ar putea să nu fie prezent astăzi. Într-un alt caz, se presupune că interiorul Lunii s-a acumulat la temperaturi scăzute și particule magnetizabile, și anume fier, acumulate în câmpul magnetic primordial al Soarelui, ceea ce a dus la formarea unui câmp dipol magnetic permanent care a persistat până la încălzirea radioactivă. a dus la o creștere a temperaturii peste punctele Curie. Cu toate acestea, în acest caz, suprafețele trebuie topite pentru a crea zone foarte diferențiate cu lavă care curge la suprafață.

Viziunea populară este următoarea. Luna s-a acumulat mai întâi din solide la temperaturi scăzute din cauza energiei gravitaționale și a ratei de acumulare scăzute, iar mai târziu la energie gravitațională și a ratei de acumulare ridicate. Acest lucru a creat un interior solid și o suprafață topită. Se estimează că acumularea trebuie să fi avut loc pe o perioadă de aproximativ 2000 de ani sau mai puțin pentru a forma o suprafață topită, în ciuda pierderilor radiative. În consecință, un asemenea bombardament ar fi trebuit să se termine destul de brusc. Este dificil de determinat locația în nebuloasa solară unde s-ar putea întâmpla acest lucru. O alternativă sunt sferele de gaz ale lui Urey (1972). În acest caz, solidele se depun în partea interioară a sferei când este rece, dar când sfera este comprimată, temperatura din interior crește și astfel partea interioară se formează rece, iar suprafața se acumulează la temperaturi mai ridicate. Luna s-a răcit după ce Soarele fierbinte s-a îndepărtat de sfera gazoasă și, indiferent de modul de acumulare al Lunii, câmpul magnetic efectuat de interiorul rece a magnetizat rocile de suprafață răcite și a dispărut atunci când, din cauza încălzirii radioactive, temperatura al interiorului rece a depăşit punctul Curie. După cum am menționat mai sus, aceasta este cea mai interesantă problemă care a uimit mulți oameni care au studiat Luna.

TEORII ALE ORIGINEI LUNII

Pentru a discuta teoriile despre originea Lunii, este necesar să luăm în considerare teoria originii planetelor și a sateliților acestora, în esență originea sistemului solar. Jupiter și sistemul sateliților săi interiori sunt similare ca caracteristici orbitale cu Soarele și planetele; axa de rotație a lui Jupiter este aproximativ perpendiculară pe planul ecliptic. Dacă alte planete și sateliții lor ar reproduce aceeași structură, atunci nu ar exista un mare dezacord în privința originii. S-ar putea presupune că planetele și sateliții lor s-au acumulat din grupuri de obiecte mici de gaz și praf. Cu toate acestea, Pământul, Venus, Marte și alte planete majore, altele decât Jupiter, au axe de rotație care nu sunt perpendiculare pe planul ecliptic, necesitând ciocniri de corpuri foarte masive pentru a forma planete. Numai aceasta indică prezența corpurilor masive în zorii istoriei sistemului solar.

Dacă toate planetele terestre ar avea sateliți mari, precum Pământul, s-ar putea presupune că aceste planete și sateliții lor s-au format ca planete duble, adică s-au acumulat din silicați solizi și lichizi în imediata apropiere unul de celălalt. În acest caz, problema originii sateliților nu ar fi supusă controverselor și discuțiilor, așa cum este cazul de mai multe decenii. Unicitatea Lunii, ca singur satelit foarte mare, pune o problemă interesantă și controversată a originii sale pentru oamenii de știință. La urma urmei, dacă formarea planetelor duble este regula, absența unei Luni mari pentru Venus și a acelorași sateliți pentru Mercur și Marte devine un nou mister. Oamenii de știință sovietici, în special O. Yu. Shmidt, V. S. Safronov și B. Yu. Levin, susțin o teorie care sugerează acumularea multor sateliți mici care au înconjurat Pământul în timpul formării sale pe o perioadă de aproximativ 100 de milioane de ani.

Cameron și Ringwood susțin opinia conform căreia Pământul și Luna s-au acumulat într-o perioadă scurtă de timp, de la 10 3 la 10 4 ani, la temperaturi foarte ridicate și sub forma unui corp dublu. Luna a acumulat o substanță volatilă, la temperatură ridicată, care a format un inel în jurul Pământului. Masa Pământului plus cota corespunzătoare de gaze solare trebuie să se fi ridicat la o masă aproximativ egală cu masa lui Jupiter, distribuită inițial pe discul din jurul Soarelui. Este necesar ca la un moment dat 0,3% din substanța solidă destinată să formeze solide să se separe de masa de 99,7% de gaz și să se acumuleze într-un volum limitat. Se poate presupune că acest lucru s-ar putea întâmpla numai dacă substanța se afla la o temperatură suficient de scăzută pentru a se condensa într-un lichid sau solid. Este posibil ca dacă particulele s-au așezat spre planul median al norului, acest lucru s-ar putea întâmpla. Modelul descris are ceva în comun și este într-o oarecare măsură identic cu teoria Kuiper a protoplanetelor, al cărei punct slab a fost explicația pentru pierderea masei de gaz egală cu masa lui Jupiter. Urey a subliniat că acest lucru este imposibil și până în prezent nu a fost oferită o explicație satisfăcătoare pentru pierderea de gaze. Este posibil (dar nu dovedit) ca câmpurile magnetice ale dipolului magsite rotativ al lui Solptz să permită eliberarea de gaz.

Ringwood, pe baza faptului că pierderea de substanțe volatile este atât de caracteristică substanței suprafeței lunare, indică faptul că Luna trebuie să fi fost eliberată din gazele la temperatură ridicată. Acesta este un argument foarte puternic, mai ales dacă cantitatea acestor elemente este redusă în tot corpul Lunii, ceea ce este încă o presupunere neconfirmată. Abundența celor mai comune elemente din rocile lunare este atât de strâns asemănătoare cu ceea ce se așteaptă teoretic în timpul fracționării silicaților topiți, încât pare posibil să se abandoneze ipoteza despre rolul mare al volatilizării. Mai mult, este nevoie de un mecanism care să asigure înclinarea axei Pământului și o anumită modificare a orbitei lunare, deoarece Goldreich subliniază că orbita modernă a Lunii nu ar fi putut fi inițial în planul orbitei Pământului. Ambele fenomene necesită prezența altor corpuri suficient de mari, care, ciocnind cu Pământul și Luna, au provocat modificările menționate. Dacă acest lucru ar fi adevărat, atunci obiecte similare care se ciocnesc cu alte planete ar duce la efecte similare. Faptul că Venus nu are satelit și se rotește în direcția opusă este poate cea mai convingătoare dovadă împotriva teoriei date despre originea Pământului și a Lunii. Marcus și V.S. Safronov au subliniat că astfel de ciocniri sunt necesare, iar Urey a dat o explicație pentru formarea unor astfel de obiecte. S-a sugerat recent că corpuri mari preplanetare au existat și s-au ciocnit în timpul formării Pământului în condiții de temperatură ridicată și, conform modelului Ringwood, Luna s-a „evaporat” de pe Pământ. Elementele care se volatilizează la temperaturi de 1500° K și mai jos au dispărut de pe suprafața lunii, dar nu există niciun motiv să credem că există o diferențiere semnificativă între siliciu, pe de o parte, și aluminiu, magneziu, calciu, pe de altă parte, chiar dacă există diferenţe mari de volatilitate . Autorul acestei lucrări se îndoiește de corectitudinea ipotezei lui Ringwood despre atmosfera de gaz, siliciu, aluminiu etc. care a dat naștere Lunii. Poate că, dacă ar fi posibil să se extragă roci din straturile mai adânci și ar prezenta un conținut scăzut de substanțe volatile, acest lucru ar putea servi ca un indiciu că substanța Lunii într-o formă foarte fragmentată a fost încălzită la o temperatură de 1000-1500 ° C și că volatilele au fost duse de gazele reziduale. Cei care sunt înclinați să creadă că bazalții de titan-fier sunt, în esență, fluxuri de lavă din adâncuri, percep această afirmație ca fiind deja dovedită. Autorul acestei lucrări ar dori să examineze mostre de roci aparținând așa-numitelor curgeri de lavă locale, care ar fi putut fi efectuate din straturile adânci, înainte de a accepta acest punct de vedere.

Sir George Darwin a emis ipoteza că Luna s-a separat de Pământ, iar această idee a fost discutată de multe ori în acest secol atât de susținătorii săi, cât și de oponenții săi. Wise și O'Keefe au revizuit recent această dezbatere. Densitatea rocilor Lunii este apropiată de densitatea mantalei Pământului, iar această întrebare misterioasă este ușor de rezolvat prin această ipoteză. S-a depus mult efort pentru a demonstra posibilitatea unei astfel de separări. În ultimii ani, această ipoteză a fost parțial, și poate complet, zguduită de studiile compoziției chimice a rocilor de pe suprafața lunii. Bazalții lunari au concentrații cu siguranță mai mari de fier și titan și cu siguranță concentrații mai mici de elemente volatile în comparație cu cele terestre. Desigur, nu poate fi exclus complet că astfel de diferențe ar fi putut apărea în procesul complex de separare la temperatură înaltă, dar acest lucru pare puțin probabil. Vârsta rocilor lunare împinge timpul de separare cu 4,5 eoni înapoi. O circumstanță este importantă, evidentă din datele vechi. Dacă Pământul și Venus s-au format ca urmare a unor procese similare la distanțe comparabile față de Soare, atunci de ce sistemul Pământ-Lună are un moment unghiular pozitiv foarte mare în raport cu momentul orbital, în timp ce Venus are o valoare mică și negativă pentru aceeasi cantitate? De ce nu a devenit Venus o planetă de mare impuls și nu a devenit o planetă dublă? Aceste întrebări ar fi putut fi puse cu mulți ani în urmă. În prezent, ipoteza separării Lunii de Pământ pare puțin probabilă.

Ipoteza capturii a fost deosebit de populară de când Gerstenkorn a investigat această problemă. Acesta a fost discutat de MacDonald, Alfven și alții.

Această ipoteză are avantajul evident că subliniază natura aleatorie a originii Lunii, iar în acest caz nu este nevoie să explicăm lipsa sateliților altor planete terestre. Cu toate acestea, este necesar să presupunem că au existat multe luni la un moment dat în dezvoltarea timpurie a sistemului solar, dacă vrem să evităm multe presupuneri improbabile. Probabilitatea ca Luna să fie capturată pe o anumită orbită în jurul Pământului este mai mică decât probabilitatea de a fi capturată atunci când se ciocnește cu Pământul. Aceste probleme au fost discutate în detaliu în lucrările lui Urey și MacDonald. Gerstenkorn a ajuns la concluzia că capturarea a avut loc pe o orbită cu o mișcare înapoi, care apoi s-a întors, trecând peste centurile Pământului, iar mișcarea a devenit directă. S-a presupus că orbita minimă era aproape de limita Roche la o distanță de 2,9 razele Pământului pentru un corp cu densitatea Lunii. În timpul procesului de captare, o mare cantitate de energie trebuie să fi fost disipată sub formă de căldură, și anume de ordinul a 10 11 erg per gram de material lunar. O parte din această energie ar fi trebuit să fie disipată în Lună, probabil în straturile de suprafață și ar fi putut cauza formarea stratului său de suprafață topit, așa cum sa discutat mai sus. Un astfel de proces de topire ar fi mai intens în emisfera Lunii îndreptată spre Pământ și ar putea duce la apariția unor zone mai mari de mări pe suprafața acestei emisfere. Dacă o astfel de încălzire ar cuprinde întregul corp al Lunii, existența masconilor ar deveni foarte îndoielnică. Urey și MacDonald tind să creadă că ciocnirile cu alte corpuri care orbitează Pământul au contribuit la captură și că orbitele inițiale ar fi putut fi mult mai mari, eliminând astfel dificultățile de încălzire. În plus, în această ipoteză, densitatea momentului unghiular al acumulării inițiale a Pământului cade pe curba empirică a lui MacDonald, care a arătat că logaritmul densității momentului unghiular al planetelor, reprezentat grafic în funcție de logaritmul masei, are forma unei drepte cu o pantă de aproximativ 0,82.

Acest model ipotetic pentru originea Lunii postulează că Luna s-a acumulat în altă parte. Dacă acceptăm ipoteza captării, problemele modului de acumulare și ale compoziției chimice globale rămân deschise. Până acum s-a propus doar un model al sferei de gaz, dar sunt posibile și alte modele, deși calculul lor plauzibil este dificil. În acest caz, se crede că instabilitățile gravitaționale bidimensionale au apărut în discul plat al nebuloasei conform formulei propuse de Jeans și rafinată de Chandrasekhar. Când sunt aplicate acestei probleme, formulele ar trebui să fie considerate aproximative datorită faptului că prezența particulelor solide duce la o creștere a instabilității.

Temperaturile necesare pentru formarea corpurilor de mărimea Lunii în nebuloasă sunt foarte scăzute, iar masa norului trebuie să fie o fracțiune semnificativă din masa Soarelui. După cum sugerează Alfvén în ipoteza sa asistată de câmp magnetic, masa de acest ordin de mărime trebuie să fi fost pierdută de la protosare pentru a-și reduce momentul unghiular, iar Herbig crede că stelele T Tauri trebuie să aibă nori de praf cu o masă aproximativă solară.

Acumularea de mase lunare în centrul unor astfel de formațiuni de gaz ca urmare a influenței gravitației cu energie de acumulare absorbită de o masă mare de gaz ar putea avea loc la temperaturi scăzute dacă razele ar fi mari. Dacă masa de gaz a fost ulterior comprimată, straturile de suprafață ale obiectului lunar central s-ar putea încălzi până la temperaturi ridicate, fierul lichid redus ar realiza elemente siderofile și sulfură lichidă de fier - elemente calcofile. Odată cu dezintegrarea lentă a sferelor de gaz ar avea loc o răcire lentă a masei centrale, iar odată cu dispariția completă a gazelor ar avea loc o răcire mai rapidă la temperaturi scăzute. Compoziția chimică rămâne o problemă dificilă. În cazul conținutului relativ scăzut de fier în Soare, așa cum s-a crezut de mulți ani, Luna constă din materie solară primară nevolatilă, dar cu o revizuire a concentrațiilor relative ale elementelor din materia solară, densitatea materialelor primare non-volatile. materia solară volatilă se apropie de 4 g/cm 3 și nu corespunde densității Lunii. Dacă ipoteza capturii trebuie luată în serios, această problemă trebuie rezolvată. Condritele carbonice sunt un tip foarte comun de meteorit pe baza observațiilor de impact, iar printre ele, tipul III (grupul Vigarano) are densitatea adecvată și conținutul scăzut de potasiu, astfel încât să poată fi creată o Lună solidă dacă corpul central avea această substanță chimică sau similară. compoziţie. Acești meteoriți conțin apă și cantități mari de carbon. Conținutul scăzut de apă și carbon din probele de suprafață contrazice brusc această presupunere, dar nu o exclude. Marcus V. S. Safronov și Hartman au luat în considerare alte modalități de acumulare a corpurilor mari din solide mai mici în absența gazului, ceea ce este cu siguranță necesar dacă elementele mai volatile sunt îndepărtate din interiorul Lunii. În acest caz, succesiunea evenimentelor ar fi trebuit să ducă la pierderea de volatile la o temperatură de ordinul a 1500° K și ar fi trebuit să dispară din regiunea în care Luna și Pământul s-au acumulat înainte de a începe acumularea. Dacă în interiorul Lunii sunt conținute substanțe volatile, aceasta indică formarea Lunii în sfera gazoasă, iar Pământul trebuie să fi fost format din resturile unor astfel de obiecte. Cameron a propus recent că Luna s-a condensat dintr-o nebuloasă solară gazoasă pe orbita lui Mercur, unde s-au condensat cei mai puțin volatili constituenți, și anume CaO și Al 2 0 3. Ei au format Luna, care a fost aruncată de Mercur pe o orbită care intersectează orbitele lui Venus și ale Pământului și apoi a fost capturată de Pământ. Astfel, Luna s-a format în regiunea nebuloasei solare, unde fierul a rămas în mare parte sub formă gazoasă. Aceasta explică densitatea scăzută a Lunii și, eventual, compoziția sa chimică. Ambele evenimente mecanice par incredibile, deși nu pot fi respinse complet. Dacă Luna ar fi fost capturată, s-ar fi format independent de Pământ ca o planetă primordială separată și, în acest caz, ar fi fost probabil mai veche decât Pământul. Indicatorii de vârstă cunoscuți în prezent indică faptul că Luna, ca corp independent, a existat în jurul erei formării meteoriților. S-a pierdut posibilitatea de a stabili vârsta Pământului folosind aceeași metodă.

Așa cum am menționat mai sus, Jupiter și lunile sale seamănă cu un sistem solar „mic” și avem impresia că acești sateliți s-au format în imediata apropiere a planetei. Faptul că în sistemul solar există șapte sateliți egali ca mărime cu Lunii Pământului și că masa medie a altor sateliți și asteroizi este de aproximativ un sfert din masa Lunii Pământului, indică faptul că obiectele de dimensiunea lunii sunt favorizate în solar. sistem.Înclinări axiale Rotațiile planetelor dau motive de a crede că în apropiere au existat obiecte mari care s-au ciocnit cu planetele formate în ultimele etape ale acumulării lor. Este posibil ca Luna noastră să nu fie un corp atât de unic, așa cum se crede adesea!

Descărcați rezumatul: Nu aveți acces pentru a descărca fișiere de pe serverul nostru.

În acest capitol ne vom uita la modul în care Luna acționează cu câmpul gravitațional asupra Pământului însuși, de exemplu. asupra corpului ei și mișcării ei orbitale. Consecințele acestui impact asupra diferitelor sfere terestre - litosferă, hidrosferă, miez, atmosferă, magnetosferă etc., precum și asupra biosferei, vor fi discutate în capitolele următoare.

ATENŢIE!
Vedeți grafice ale interacțiunii gravitaționale a Lunii și a Pământului folosind serviciul
FACTORUL LUNAR

Rate de calcul și constante

Pentru a calcula influența gravitațională a Lunii, vom folosi formula fizicii clasice, care determină forța F de atracție reciprocă a două corpuri cu mase M1 și M2, ale căror centre de masă sunt situate la distanța R de fiecare. alte:

(1) F (n) = (G x M1 x M2) / R 2,

unde G = 6,67384 x 10 -11 este constanta gravitațională.

Această formulă dă valoarea forței de atracție în unități SI - newtoni (n). În scopul tratatului nostru, va fi mai convenabil și mai clar să se opereze cu kilograme de forță (kgf), care sunt obținute prin împărțirea lui F la un factor de 9,81, adică:

(2) F (kgf) = (G x M1 x M2) / (9,81 x R 2)

Pentru calcule suplimentare vom avea nevoie de următoarele constante:

1. Masa lunii - 7,35 x 10 22 kg;
2. distanța medie de la Pământ la Lună este de 384.400 km;
3. raza medie a Pământului este de 6371 km;
4. masa Soarelui - 1,99 x 10 30 kg;
5. distanța medie de la Pământ la Soare este de 149,6 milioane km;

Forța gravitației lunare pe Pământ

Conform formulei (2), forța de atracție a Lunii asupra unui corp cu o greutate de 1 kg situat în centrul Pământului, cu o distanță între Lună și Pământ egală cu valoarea medie a acestuia, este egală cu:

(3) F = (6,67 x 10 -11 x 7,35 x 10 22 x 1) / (9,81 x 384400000 2) = 0,000003382 kgf

acestea. doar 3,382 micrograme. Pentru comparație, să calculăm forța de atracție a aceluiași corp de către Soare (tot pentru o distanță medie):

(4) F = (6,67 x 10 -11 x 1,99 x 10 30 x 1) / (9,81 x 149600000000 2) = 0,000604570 kgf,

acestea. 604,570 micrograme, ceea ce este de aproape 200 (două sute!) de ori mai mare decât forța gravitațională a Lunii.

În plus, greutatea unui corp situat pe suprafața Pământului variază în limite mult mai semnificative datorită abaterii formei Pământului de la relieful și densitatea ideală, neuniformă, precum și influența forțelor centrifuge. De exemplu, greutatea unui corp care cântărește 1 kg la poli este cu aproximativ 5,3 grame mai mare decât greutatea de la ecuator, o treime din această diferență se datorează înclinării Pământului la poli și două treimi se datorează la forța centrifugă de la ecuator, îndreptată împotriva gravitației.

După cum puteți vedea, efectul gravitațional direct al Lunii asupra unui anumit corp situat pe Pământ este literalmente microscopic și, în același timp, semnificativ inferior efectului gravitațional al Soarelui și anomaliilor geofizice.

Gradient gravitațional lunar

Să ne întoarcem la Fig. 3.1. Pentru valoarea medie a distanței Pământ-Lună, forța de atracție a Lunii asupra unui corp cu o greutate de 1 kg situat pe suprafața Pământului în punctul cel mai apropiat de Lună este de 3,495 micrograme, adică cu 0,113 micrograme mai mult decât forța. de atracție a aceluiași corp, dar situat în centrul Pământului. Forța de atracție a unui corp situat pe suprafața Pământului de către Soare (tot pentru distanța medie) va fi de 604,622 micrograme, ceea ce este cu 0,052 micrograme mai mare decât forța de atracție a aceluiași corp, dar situat în centrul pământul.

Fig.3.1 Gravitația lunară și solară

Astfel, în ciuda masei nemăsurat mai mici a Lunii în comparație cu Soarele, gradientul forței sale gravitaționale pe orbita Pământului este în medie de peste două ori mai mare decât gradientul forței gravitaționale a Soarelui.

Pentru a ilustra efectul câmpului gravitațional al Lunii asupra corpului Pământului, să ne întoarcem la Fig. 3.2.

Fig. 3.2 Influența câmpului gravitațional al Lunii asupra corpului Pământului.

Această figură prezintă o imagine foarte, foarte simplificată a reacției corpului Pământului la influența gravitației lunare, dar reflectă în mod fiabil esența procesului - o schimbare a formei globului sub influența așa-numitului. forțele de maree (sau de formare a mareelor) direcționate de-a lungul axei Pământ-Lună și forțele elastice ale corpului Pământului care le contracarează. Forțele de maree apar deoarece punctele de pe Pământ mai apropiate de Lună sunt atrase de acesta mai puternic decât punctele mai îndepărtate de acesta. Cu alte cuvinte, deformarea corpului Pământului este o consecință a gradientului forței gravitaționale a Lunii și a forțelor elastice ale corpului Pământului care o contracarează. Ca urmare a acțiunii acestor forțe, dimensiunea Pământului crește în direcția de acțiune a forțelor de maree și scade în direcția transversală, în urma căreia se formează la suprafață o undă numită marea. Această undă are două maxime, situate pe axa Pământ-Lună și care se deplasează de-a lungul suprafeței Pământului în direcția opusă direcției sale de rotație. Amplitudinea undei depinde de latitudinea zonei și de parametrii actuali ai orbitei Lunii și poate atinge câteva zeci de centimetri. Va avea valoarea maximă la ecuator atunci când Luna își va trece perigeul.

Soarele provoacă, de asemenea, un val mare în corpul Pământului, dar semnificativ mai mic datorită gradientului mai mic al forței sale gravitaționale. Influența gravitațională comună a Lunii și a Soarelui asupra corpului Pământului depinde de poziția lor relativă. Valoarea maximă a forțelor de maree și, în consecință, amplitudinea maximă a valului de maree este atinsă atunci când toate cele trei obiecte sunt situate pe aceeași axă, adică. într-o stare de așa-zis sizigie(alinierea), care apare în timpul unei luni noi (Luna și Soarele în „conjuncție”) sau în timpul lunii pline (Luna și Soarele în „opoziție”). Datele de configurare sunt ilustrate în Fig. 3.3 și 3.4.

Fig. 3.3 Influența combinată a câmpurilor gravitaționale ale Lunii și Soarelui asupra corpului Pământului
în „conjuncție” (pe lună nouă).

Fig. 3.4 Influența combinată a câmpurilor gravitaționale ale Lunii și Soarelui asupra corpului Pământului
în „opoziție” (în timpul lunii pline).

Pe măsură ce Luna și Soarele se abat de la linia sizigie, forțele de maree pe care le provoacă și, în consecință, undele de maree încep să dobândească un caracter independent, suma lor scade și gradul de opoziție între ele crește. Opoziția atinge maximul atunci când unghiul dintre direcțiile către Lună și Soare față de centrul Pământului este de 90°, adică. Aceste corpuri sunt într-un „pătrat”, iar Luna, în consecință, se află într-o fază sfert (prima sau ultima). În această configurație, forțele de maree ale Lunii și Soarelui acționează strict opus asupra formei corpului Pământului, undele de maree corespunzătoare de pe suprafață sunt separate la maxim, iar amplitudinea lor este minimă, așa cum este ilustrat în Fig. 3.5.

Fig. 3.5 Influența combinată a câmpurilor gravitaționale ale Lunii și Soarelui asupra corpului Pământului într-un „pătrat”.

Fizica proceselor de maree ale Pământului sub influența câmpurilor gravitaționale ale Lunii și Soarelui este foarte complexă și necesită luarea în considerare a unui număr mare de parametri. Au fost dezvoltate un număr mare de teorii diferite pe această temă, au fost efectuate multe studii experimentale și au fost scrise un număr mare de articole, monografii și disertații. Chiar și astăzi, există multe puncte „albe”, puncte de vedere conflictuale și abordări alternative în acest domeniu. Pentru cei care doresc să aprofundeze problemele mareelor ​​pământului, putem recomanda studiul fundamental al lui P. Melchior „Earth's tides” (traducere din engleză, M., „Mir”, 1968, 483 pagini).

Efectul gravitației lunare asupra Pământului are ca rezultat două fenomene fundamentale:

1. Mareele lunare de pe suprafața Pământului sunt modificări periodice ale nivelului suprafeței Pământului, sincronizate cu rotația zilnică a Pământului și mișcarea Lunii pe orbită.
2. Impunerea unei componente variabile pe orbita Pământului, sincronizată cu rotația sistemului Pământ – Lună în jurul unui centru de masă comun.

Aceste fenomene sunt principalele mecanisme ale influenței Lunii asupra sferelor pământului - litosfera, hidrosfera, miezul pământului, atmosfera, magnetosfera etc. Mai multe despre acest lucru în capitolul următor.

Cutremurele sunt un fenomen frecvent, care este și unul dintre cele mai inexplicabile și mai misterioase dezastre naturale. Oamenii de știință nu pot spune întotdeauna cu certitudine ce anume le provoacă, ca să nu mai vorbim de prognozele în timp util și măsurile preventive.

Câmpul gravitațional al Lunii

Știm bine că atracția gravitațională a Lunii, împreună cu câmpul gravitațional al Soarelui și inerția din rotația Pământului, afectează formarea mareelor. În alte regiuni ale Sistemului Solar, relația gravitațională dintre planete și sateliți provoacă fenomene tectonice puternice.

Seismologii s-au întrebat de mult despre posibila influență a câmpului gravitațional subestimat al propriului satelit. Desigur, blocarea mareelor ​​a Lunii nu este suficient de puternică pentru a transforma rocile de pe Pământ în lavă fierbinte, dar poate fi suficientă pentru a influența punctele slabe din joncțiunile plăcilor tectonice.

Faliile tectonice

În scoarța terestră există zone de subducție - locuri în care o parte a plăcii tectonice se cufundă în manta și trece sub o altă parte a scoarței terestre. Aceste zone de subducție sunt un fel de „puncte slabe” ale activității tectonice și în apropierea lor au loc cel mai adesea cutremure puternice.

Pe baza acestor date, un grup de oameni de știință de la Universitatea din Tokyo a propus următoarea ipoteză: întrucât zonele de subducție sunt cel mai adesea falii profunde, poate că forța gravitațională a Lunii este suficientă pentru a influența divergența plăcilor tectonice. Chiar dacă blocarea mareelor ​​pe Lună poate să nu fie suficientă pentru a iniția mișcarea întregii plăci, poate provoca mici crăpături, care la rândul lor creează un efect de bulgăre de zăpadă și duc la tremurări puternice.

Cicluri lunare

Pentru a confirma ipoteza, oamenii de știință japonezi au examinat citirile seismice din ultimii douăzeci de ani și le-au comparat cu syzygies - alinierea Lunii, Pământului și Soarelui în linie dreaptă. Dacă longitudinea Lunii coincide cu longitudinea Soarelui, pe pământ se observă o lună nouă, iar câmpurile gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui se combină și „trag” una dintre emisferele Pământului spre sine. În cazul în care longitudinea Lunii este opusă longitudinii Soarelui, observăm o lună plină, iar câmpul gravitațional al satelitului „trage” o emisferă a Pământului spre sine, iar câmpul gravitațional al Soarelui atrage celălalt. În ambele cazuri, influența gravitației externe asupra suprafeței pământului atinge maximul și poate provoca mișcarea tectonice.

Comparând datele despre cutremure cu syzygies, oamenii de știință au obținut date interesante. În timpul lunii pline, în Oceanul Indian au avut loc cutremure devastatoare în 2004, precum și unul dintre cele mai puternice cutremure înregistrate din istorie - în februarie 2010 în Chile.

În timpul lunii noi, câmpul gravitațional combinat al Lunii și al Soarelui ar putea explica cauzele Marelui Cutremur din Japonia de Est, care a avut un efect devastator asupra regiunii Tohoku în martie 2011.

concluzii

Acest studiu nu este suficient pentru a demonstra în mod concludent relația dintre syzygies și cutremure. Cu toate acestea, dovezile indirecte prezintă o imagine complet convingătoare a modului în care, împreună cu fluxul și refluxul mareelor, Luna poate atrage din când în când nu numai apa, ci și suprafața pământului.

În ultimele decenii, a apărut tot mai mult problema posibilei influențe a Lunii și a Soarelui asupra proceselor tectonice care au loc pe Pământ și declanșează mecanismele de formare a cutremurelor. De exemplu, faimoasa falie San Andreas a devenit locul formării a aproximativ 80 de mii de mici tremurături, legate de sizigiile lunare.

Masconii lunari. Un studiu detaliat al câmpului gravitațional al Lunii a devenit posibil după lansarea sateliților spațiali pe orbita sateliților artificiali ai Lunii. Observațiile orbitelor satelitului au fost efectuate folosind trei stații terestre.

Prin schimbarea frecvenței emițătorului satelit, au fost determinate așa-numitele „accelerări radiale” - proiecții ale accelerației gravitației pe direcția Pământ-satelit (pentru partea centrală a părții vizibile a Lunii, aceste accelerații corespundeau cu componentă verticală).

Primele construcții ale imaginii câmpului gravitațional al Lunii au fost realizate de cercetătorii sovietici pe baza rezultatelor zborului navei spațiale Luna-10; datele au fost ulterior rafinate prin observarea orbitelor sateliților artificiali ai Lunar Orbitar. serie, precum și pe acele secțiuni ale rutelor navei spațiale Apollo unde orbitele lor în jurul Lunii au fost determinate doar de câmpul gravitațional al acesteia.

Câmpul gravitațional al Lunii s-a dovedit a fi mai complex și mai eterogen decât cel al Pământului, suprafața cu potențial gravitațional egal este mai neuniformă, iar sursele anomaliilor sunt situate mai aproape de suprafața Lunii. O caracteristică esențială a câmpului gravitațional lunar au fost marile anomalii pozitive limitate la mările circulare, care au fost numite mascons (din engleză - „concentrație de masă”). Când se apropie de mascon, viteza satelitului crește; După zbor, satelitul încetinește ușor, iar altitudinea orbitală se modifică cu 60 - 100 m.

La început, în mările laturii vizibile au fost descoperite masconi: Ploaie, Claritate, Crize, Nectar, Umiditate; dimensiunile lor au ajuns la 50–200 km (se încadrează în contururile mărilor), iar magnitudinea anomaliilor a fost de 100–200 mgal. Anomalia Mare Mons corespundea unui exces de masă de ordinul (1,5–4,5) x 10 -5 masa întregii Luni.

Ulterior, au fost descoperite masconi mai masivi la granița părților vizibile și îndepărtate în Mările de Est și Marginale, precum și un mascon uriaș în zona ecuatorială a centrului părții îndepărtate a Lunii. Nu există mare în acest loc, așa că masca a numit-o „Ascunde”. Diametrul său este mai mare de 1000 km, masa sa este de 5 ori mai mare decât masa în exces a Mării Ploilor. Masconul ascuns este capabil să devieze cu 1 km un satelit care zboară la o altitudine de 100 km. Excesul de masă total corespunzător anomaliilor gravitaționale pozitive. depaseste 10 -4 mase lunare. O serie de anomalii negative s-au dovedit a fi asociate cu munții lunari: Jura, Caucaz, Taur, Altai.

Anomaliile gravitaționale reflectă particularitățile distribuției maselor de materie în interiorul Lunii. Dacă, de exemplu, presupunem că masconii sunt creați prin mase punctuale, atunci adâncimea lor ar trebui să fie de aproximativ 200 km în Marea Ploaie, în Marea Clarității - 280 km, în Marea Crizei - 160 km, în Marea Linistei - 180 km, în Marea Abundenței - 100 km, în Marea Poznan - 80 km, Oceanul Furtunilor - 60 km. Astfel, măsurătorile gravitaționale au relevat o distribuție eterogenă a densității în mantaua superioară.

Conductivitate electrică. Niciuna dintre expedițiile lunare nu a făcut măsurători directe ale câmpului electric al Lunii. Acesta a fost calculat din variațiile câmpului magnetic înregistrat de magnetometre la stațiile Apollo 12, -15, -16 și Lunokhod 2.

Luna, lipsită de magnetosferă, în timpul rotației sale în jurul Pământului se găsește periodic în magnetosfera netulburată a Pământului pe lună plină, în vântul solar pe o lună nouă și de două ori timp de 2 zile într-una de tranziție. strat de șoc.

Fluctuațiile câmpului magnetic interplanetar extern pătrund în Lună și induc un câmp de curenți turbionari în ea. Timpul de creștere al câmpului indus depinde de distribuția conductibilității electrice în interiorul lunar. Măsurătorile simultane ale câmpului extern alternativ de deasupra Lunii și ale câmpului secundar de la suprafață fac posibilă calcularea conductibilității electrice lunare.

Luna este proiectată „în mod convenabil” pentru sunetul magnetic-teluric. Câmpul magnetic interplanetar extins de la Soare este uniform, frontul său poate fi considerat plat și, prin urmare, pentru cercetare nu necesită o rețea de laboratoare, ca pe Pământ. Datorită faptului că Luna are o rezistență electrică mai mare decât Pământul, două observații pe oră sunt suficiente pentru a o suna, în timp ce pe Pământ sunt necesare observații anuale.

Vântul solar, care are o conductivitate mare, curge în jurul Lunii, ca și cum ar înveli Luna în folie, fără a elibera câmpurile induse în adâncuri la suprafață. Prin urmare, pe partea însorită a Lunii se poate folosi doar componenta orizontală a câmpului magnetic alternativ, în timp ce pe partea de noapte, unde funcționează și componenta verticală, situația este mai asemănătoare cu cea de pe Pământ.

Magnetometrele Apollo au înregistrat reacția Lunii în vântul solar pe partea de noapte și de zi, precum și în pluma geomagnetică, unde efectele de plasmă ale vântului solar sunt minimizate.

În craterul Lemonier de pe partea însorită a Lunii, Lunokhod 2 a înregistrat formarea fluctuațiilor câmpului magnetic solar în timp. În acest caz, componenta orizontală a câmpului magnetic reflectă conductivitatea electrică profundă a Lunii, iar valoarea componentei verticale pe o perioadă lungă de timp a caracterizat puterea câmpului extern al Lunii. Graficul experimental al rezistivității aparente a fost interpretat prin comparație cu curbele teoretice.

Cercetătorii sovietici (L.L. Vanyan și alții) și străini (K. Sonet, P. Dayel și alții) au construit diverse modele ale conductivității electrice a Lunii. Diferă în unele detalii, ei oferă distribuții în general similare ale proprietăților electrice ale materialului lunar. cu adâncime: în partea superioară a 200 km distanță există un strat slab conductiv cu o rezistivitate mai mare de 106 ohm m; mai adânc se află un strat de rezistență scăzută (103 ohm m) cu o grosime de 150–200 km; până la 600 km, rezistența crește cu un ordin de mărime și apoi scade din nou la 103 ohm m la o adâncime de 800 km (Fig. . 9).

Orez. 9. Structura profundă a Pământului (linii groase) și a Lunii (subțire) conform datelor geofizice:

1 - vitezele undelor longitudinale; 2 - vitezele undei de forfecare; 3 - conductivitate electrică. Scară verticală - adâncimi în raport cu razele corespunzătoare ale Pământului și Lunii

Sondarile electrice ale Lunii efectuate pana in prezent dezvaluie urmatoarele caracteristici principale:

Luna în general are o rezistență mai mare decât Pământul. Deasupra acestuia există un strat izolator puternic; conductivitatea electrică crește odată cu adâncimea. S-a descoperit stratificarea radială a Lunii și se remarcă neomogenitate în direcția orizontală a rezistenței electrice.

Pe baza profilurilor de conductivitate electrică și a dependenței conductivității de temperatură, temperatura din interiorul Lunii a fost estimată pentru diferite compoziții ale mantalei. În toate cazurile, până la o adâncime de 600–700 km, temperatura se află sub punctul de topire al bazaltilor, iar la adâncimi mai mari îl atinge sau îl depășește.

Compararea temperaturilor adânci cu temperaturile de topire ale rocilor la diferite presiuni a permis oamenilor de știință să estimeze un parametru fizic atât de important precum coeficientul de vâscozitate. Caracterizează capacitatea rocilor de a se mișca sub stres.

Învelișul superior de 200 - 300 km a Lunii are un coeficient de vâscozitate foarte mare de 10 26 - 10 27 poise. Aceasta este cu 2-3 ordine de mărime mai mare decât la adâncimile corespunzătoare ale Pământului, chiar dacă luăm cele mai dure regiuni ale scuturilor cristaline antice. De la suprafata spre centrul Lunii, vascozitatea scade; mai adânc de 500 km scade de 100 - 1000 de ori, adică devine comparabilă cu vâscozitatea mantalei Pământului. În astenosfera Lunii, vâscozitatea scade brusc la valori caracteristice astenosferei Pământului (10 20 - 10 21 poise).

Flux de caldura.Înainte de zborurile navelor spațiale, se credea că conținutul de elemente radioactive 235 U, 238 U, 232 Th, 40 K în interiorul Lunii era în medie același ca în meteoriții condritici sau în mantaua Pământului. Fluxul de căldură care vine din adâncurile Lunii prin suprafața sa a fost estimat prin analogie cu fluxul corespunzător al Pământului, unde în fiecare secundă la fiecare 1 cm 2 de suprafață „se evaporă” în spațiu 1,5 - 10 -6 cal de căldură. Raza Lunii este de 3,6 ori mai mică decât cea a Pământului, suprafața sa este de 7,5%, iar volumul său este de 2% din cel al Pământului. Cu condiția ca concentrația de izotopi radioactivi pe unitate de volum să fie aceeași, valoarea fluxului de căldură pentru Lună a fost prezisă a fi de 0,36 × 10 -6 cal/cm 2 s.

În 1964, astronomii sovietici conduși de V.S. Troitsky au măsurat radiația termică a Lunii în intervalul de lungimi de undă de la 1 mm la 3 cm și au obținut un flux mediu de căldură neașteptat de mare (0,85 - 0,95) 10 -6 kcal/cm2s, aproape de trei ori mai mare. decât calculat. Acest lucru ar putea indica un conținut mai mare de izotopi radioactivi sau că sursele de căldură sunt concentrate în apropierea suprafeței.

Rezultatul neașteptat a fost confirmat de măsurători directe ale fluxului de căldură pe Lună. Măsurătorile directe ale fluxului de căldură pe suprafața lunară au fost efectuate în timpul a două expediții de astronauți pe Lună: în iulie 1971 în regiunea Hadley Rill de la marginea de est a Mare Mons (Apollo 15) și în decembrie 1972 în regiunea Taurus-Littrov. în golful îngust din sud-estul Mării Clarității („Apollo 17”). Astronauții au făcut găuri, au introdus tuburi din fibră de sticlă și au plasat în ele sonde termice pentru a măsura temperatura și conductibilitatea termică. Fiecare sondă a furnizat măsurători la 11 adâncimi și a constat din 8 termometre cu rezistență din platină și 4 termocupluri. Două sonde au fost instalate la adâncimi de 1 și 1,4 m la stația Apollo 15 și una la 2,3 m la Apollo 17. Citirile au fost transmise pe Pământ la fiecare 7 minute. Au fost prelucrate date pentru 3,5 ani pentru prima și 2 ani pentru a doua stație. Semnalele au început să fie analizate la doar o lună de la lansarea instrumentelor, când a fost stabilit echilibrul lor termic cu regolitul. În ciuda contrastelor termice uriașe de la suprafață (+130 °C ziua, - 170 °C noaptea), fluctuațiile de temperatură practic s-au stins la o adâncime de 0,8 m, în timp ce fluctuațiile anuale de temperatură s-au simțit la toate adâncimile studiate. Pentru a măsura conductivitatea termică a solului lunar, încălzitoarele electrice au fost pornite timp de 36 de ore la comanda Pământului. Pe măsură ce temperatura crește, s-a determinat valoarea conductibilității termice. Conductivitatea termică a regolitului s-a dovedit a fi foarte scăzută și dependentă puternic de temperatură. La suprafață a fost de doar 0,3 10 -5 kcal (cm K) -1, mai adânc pe măsură ce compactarea creștea, atingând valori de ~0,24 10 -4 kcal (cm) la o adâncime de 1–2 m K) -1 , în stratul superior de 250 de metri, conductivitatea termică rămâne aparent foarte scăzută, cu 2-3 ordine de mărime mai mică decât în ​​interiorul Lunii, de 10 ori mai puțin decât în ​​excelentul izolator termic - aer și de 40 de ori mai puțin decât în ​​apă . Astfel, regolitul Lunii, format ca urmare a măcinarii rocilor clastice prin impactul meteoritilor, reprezintă un fel de „pătură” care joacă rolul unui termostat pentru Lună și reduce pierderea de căldură a acesteia. De exemplu, în timpul formării Mării Mons, vaste zone înconjurătoare au fost acoperite cu roci clastice. Datorită acestui fapt, în ultimii 100 de milioane de ani, temperatura la o adâncime de 25 km ar fi trebuit să crească de la 300 la 480 °C. Pe baza conductibilității termice și a diferenței de temperatură, a fost calculat fluxul de căldură care trece prin suprafața Lunii. Valorile sale pentru regiunea Apeninilor sunt 0,53 10 -6 kcal (cm 2 s) -1, în regiunea Descartes - 0,38 10 -6 kcal (cm 2 s) -1. Diferența este cu 40% mai mare decât erorile de măsurare și efectul reliefului local și caracterizează variabilitatea orizontală a conținutului de izotopi radioactivi din scoarța lunară.