Лунная драма: как наш спутник меняет свою форму и дрожит от холода — и что это значит для нас?

Луна — это естественный спутник Земли, который оказывает влияние на геодинамику и климат нашей планеты. Она также является объектом научного интереса, так как содержит ценную информацию о происхождении и эволюции Солнечной системы. Однако луна не является статичным телом, а подвергается постоянным изменениям своей формы и размера под действием внутренних и внешних факторов. Эти изменения сопровождаются сейсмической активностью, которая может представлять угрозу для будущих лунных миссий.

Механизмы деформации лунной коры

Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения гигантского космического объекта с Землей. В течение миллионов лет луна остывала и дифференцировалась, образуя твердую кору, мантию и ядро. Ядро луны состояло из двух слоев — внешнего жидкого и внутреннего твердого. Ядро было источником магнитного поля, которое защищало луну от солнечного ветра. Но с течением времени жидкое ядро остывало и затвердевало, уменьшаясь в объеме. Это приводило к тому, что луна сжималась в целом, как изюм, который сушится из винограда.

Сжатие вызывало напряжение в коре луны — хрупкой и не способной к растяжению. В результате образовывались разломы, по которым секции коры сдвигаются друг относительно друга, создавая складки и изломы на поверхности. Эти разломы называются тяговыми, потому что они возникают, когда одна часть коры тянет за собой другую. Тяговые разломы могут быть длиной до нескольких километров и глубиной до нескольких сотен метров. Они образуют характерные ступени и уступы на лунном рельефе, которые можно увидеть с орбиты или с Земли.

Ученые оценивают, что луна уменьшилась более чем на 46 метров в окружности за последние несколько сотен миллионов лет. Это изменение размера имеет серьезные последствия для лунной геологии и геофизики.

Механизмы сейсмичности лунной коры

Сжатие луны не только меняет ее форму, но и вызывает сейсмическую активность. Когда разломы сдвигаются, они высвобождают энергию, которая распространяется в виде сейсмических волн по лунной коре. Эти волны достигают поверхности и вызывают колебание грунта, которое мы называем лунными толчками. Толчки могут быть разной силы и продолжительности, в зависимости от глубины и масштаба сдвига. Они также могут быть вызваны другими факторами, такими как приливные силы Земли, солнечное излучение, удары метеоритов и термический стресс.

Лунные толчки были впервые обнаружены в 1969 году, когда астронавты миссии Аполлон-11 установили на поверхности спутника первый сейсмометр. За следующие годы были установлены еще четыре сейсмометра, которые работали до 1977 года и записали более 12 тысяч лунных толчков. Среди них были четыре особо сильных толчка, которые достигали магнитуды 5 по шкале Рихтера. Один из них произошел 13 апреля 1972 года и длился около трех часов. Ученые долго не могли определить, что стало причиной этого толчка, пока не получили новые данные от Лунного Рекогносцировочного Орбитера (LRO).

LRO — это космический аппарат, который был запущен в 2009 году и с тех пор исследует луну с орбиты. Он оснащен различными инструментами, в том числе камерой высокого разрешения, которая снимает поверхность луны с детализацией до 0,5 метра. Благодаря этим снимкам ученые смогли обнаружить более тысячи тяговых разломов, в том числе в регионе южного полюса. Именно там они нашли группу разломов, которая совпадала с эпицентром толчка 1972 года. Это позволило сделать вывод, что толчок был вызван сдвигом по этим разломам, которые до сих пор активны и могут продолжать сжимать луну.

Последствия для человеческой эксплорации

Открытие того, что луна сжимается и трясется, имеет важное значение для планирования будущих пилотируемых миссий. NASA планирует отправить на луну космонавтов в рамках программы Артемида, которая должна начаться в 2024 году. Целью программы является установление долгосрочного присутствия на луне и развитие научных и технологических возможностей для дальнейшего исследования Солнечной системы. Одним из ключевых элементов программы является посадка в регионе южного полюса луны, где существуют большие запасы льда, который может быть использован для производства воды, кислорода и ракетного топлива. Кроме того, южный полюс представляет большой научный интерес, так как он содержит древние породы, которые могут рассказать о происхождении и эволюции луны.

Однако, как показали исследования, южный полюс луны также является одним из самых сейсмически активных мест на луне. Это означает, что астронавты и оборудование, которые будут находиться там, подвергаются риску повреждения от лунных толчков и оползней. Поэтому необходимо тщательно выбирать места для посадки и строительства, учитывая расположение и активность тяговых разломов. Также необходимо разработать системы предупреждения и защиты от сейсмических угроз, которые могут спасти жизни и ресурсы в случае чрезвычайной ситуации.