Что-то давненько мы не обращались к нами всеми любимой теме – полётам американских астронавтов на Луну. И сегодня мы её коснёмся. Но совсем немножко. И попутно вспомним, какой именно (по моему мнению) неопровержимый факт безапелляционно свидетельствует о реальности лунных миссий. Но говорить, в основном, мы будем сегодня не про это. А про лунный вулканизм.
Итак, поехали.
Понять Луну
Единственный спутник нашей планеты – Луна. Это ближайшее к Земле космическое тело. Но несмотря на это, науке еще только предстоит ответить на многие вопросы о его геологической эволюции и о том, какова была в древности интенсивность внутренней геологической активности Луны, включая лунный вулканизм. Который когда-то на Луне, несомненно, присутствовал.
Знание этих деталей поможет нам создать новые модели структуры и состава внутренней части нашего спутника. И лучше понять его историю.
Чтобы установить истину, учёные используют самые разные методы. Например, они проводят спутниковые наблюдения, позволяющие приблизительно узнать возраст скальных образований на лунной поверхности посредством анализа полученных изображений. Ещё в этом деле хорошо помогают установленные на лунной поверхности сейсмометры, позволяющие благодаря анализу свойств сейсмических волн лучше понимать природу различных слоёв, составляющих внутреннюю структуру Луну.
Также в этом деле хорошим подспорьем являются лунные породы, которые изучаются в лабораториях. Именно они, при использовании современных методов датировки и анализа, могут предоставить самый большой объем информации.
У человечества есть большое количество лунных камней. Они попали на Землю в основном в 60-х и 70-х годах прошлого века в ходе выполнения миссий программы «Аполлон» США и программы «Луна» СССР.
Лунный вулканизм и зонд «Чанъэ-5»
Большое количество доставленных на Землю образцов имеет возраст, близкий к 3 млрд лет или превышающий его. А следы вулканической активности в образцах особенно заметны в диапазоне между 3,8 и 3,1 миллиарда лет. Что привело учёных к такой мысли: Луна перестала проявлять вулканическую активность именно в этом интервале времени.
Несколько лет назад состоялась ещё одна экспедиция на Луну, в ходе которой с Луны на Землю были доставлены образцы лунного грунта.
16 декабря 2020 года зонд китайского космического агентства «Чанъэ-5» «привёз» на Землю чуть более килограмма и семисот граммов новых каменистых материалов с Луны.
И эти образцы изменили взгляды учёных на возраст лунного вулканизма!
«Чанъэ-5» приземлился в очень романтично названной области Луны – Океане Бурь. В том месте, где раньше никто ещё не бывал – на базальтовом плато. Это часть одного из больших лунных морей, образовавшихся в результате скопления лавы, когда-то непрерывно извергавшейся на лунную поверхность.
И неожиданно оказалось, что в этом месте существуют более молодые вулканические породы, чем ожидалось!
Но ведь грунт в этом месте раньше не брали! Так почему же учёные уже примерно прикинули до этого, какой возраст имеет поверхность Луны на базальтовом плато Океана Бурь? Как именно учёные рассчитывают возраст поверхности какого-либо небесного тела, если образцов у них нет?
Они делают это, как уже упоминалось выше, анализируя изображения. Чем дольше поверхность остаётся подверженной падению на неё других тел, тем больше кратеров на ней накапливается. И, следовательно, чем старше она становится, тем этих кратеров больше.
Таким образом используя методы подсчёта кратеров, можно рассчитать приблизительный возраст поверхности того или иного космического объекта.
Всё меняется
Однако этот метод может быть неточен. Поскольку более мелкие воздействия и другие процессы могут разрушить первоначальную форму поверхности, заставляя её со временем изменяться. Это чем-то похоже на то, что происходит на нашей планете в результате атмосферных процессов.
Но какие же механизмы могли спровоцировать вулканизм, который, по-видимому, произошёл позже и относительно недавно на Луне?
Сначала учёные задавались вопросом, не является ли причиной этой аномалии присутствие радиоактивных элементов, которые выделяют тепло при распаде. Однако образцы, собранные «Чанъэ-5», показали, что таких элементов гораздо меньше, чем ожидалось. И они не могли выделить тепло, способное расплавить горные породы с образованием магмы.
Другая возможность заключается в том, что в этих породах было более высокое содержание воды, что должно, в теории, снизить её температуру плавления. И, следовательно, способствовать образованию магмы.
Так какие же явления могли быть причиной относительно недавней «вспышке» лунного вулканизма?
Виноваты минералы
Авторы недавно проведённого исследования предполагают, что ключ кроется в минералогии горных пород. Поскольку в образцах, доставленных китайским зондом, авторы работы обнаружили минералы, богатые кальцием и титаном, такие как клинопироксены и ильменит.
Эта ассоциация минералов начала формироваться вскоре после возникновения Луны. Но продолжила формироваться и накапливаться во время фазы её постепенного остывания.
Вероятно, это происходило у основания коры нашего спутника.
Из-за большей, чем у мантии, плотности эти минералы постепенно опускались к ядру, снижая температуру плавления мантии, и способствуя её циркуляции. Это и позволило вулканизму продолжаться примерно до 2 млрд назад от наших дней.
Авторы также приходят к выводу, что магма, ответственная за образование этих пород, возникла на глубинах, аналогичных тем, которые дали начало породам, привезённым астронавтами из миссий «Аполлон». Но имела эта магма температуру примерно на 80 °C меньше.
На этом примере можно увидеть, как происходило медленное и постепенное охлаждение мантии в течение миллиардов лет, разделяющих образцы, доставленные миссиями «Аполлон» и «Чанъэ-5».
Несомненно, это исследование открывает возможность создания новых геохимических и геодинамических моделей, которые позволят немного лучше узнать историю нашего спутника, а также решить, какие места могут быть наиболее интересными, чтобы доставить оттуда новые образцы, которые могут помочь раскрыть тайны лунного вулканизма.