Загадку темной стороны Луны разгадали ученые

 Десятилетия наблюдений показали, что лунная история была гораздо более динамичной, чем ожидалось, с вулканической и магнитной активностью, возникшей всего лишь 1 млрд. лет назад, намного позже, чем ожидалось.

Загадку темной стороны Луны разгадали ученые
У Марса есть две луны, у Юпитера — 79, а у Нептуна — 14

История системы Земля-Луна остается загадочной. Ученые считают, что они образовались, когда тело размером с Марс столкнулось с прото-Землей. Земля оказалась большей дочерью этого столкновения и сохранила достаточно тепла, чтобы стать тектонически активной. Луна, будучи меньше, вероятно, остыла быстрее и геологически «замерзла». Очевидный ранний динамизм Луны бросает вызов этой идее, сообщает  eurekalert.

Новые данные предполагают, что это связано с тем, что радиоактивные элементы распределились однозначно после катастрофического столкновения, образующего Луну. Земная Луна вместе с Солнцем является доминирующим объектом на нашем небе и предлагает множество наблюдаемых особенностей, которые заставляют ученых пытаться объяснить, как сформировались наша планета и Солнечная система. У большинства планет в нашей солнечной системе есть спутники. Например, у Марса есть две луны, у Юпитера — 79, а у Нептуна — 14. Некоторые луны ледяные, некоторые каменистые, некоторые все еще геологически активны, а некоторые относительно неактивны. Как планеты получили свои спутники и почему у них есть свойства, которыми они обладают, — это вопросы, которые могут пролить свет на многие аспекты эволюции ранней Солнечной системы.

Луна представляет собой относительно холодное скалистое тело с ограниченным количеством воды и небольшим количеством тектонических процессов. В настоящее время ученые полагают, что система Земля-Луна сформировалась, когда тело размером с Марс, получившее название Тея, — которая в греческой мифологии была матерью Селены, богини Луны, — катастрофически столкнулось с прото-Землей, в результате чего компоненты обоих тел смешались ,

Считается, что обломки этого столкновения довольно быстро, возможно, за несколько миллионов лет, разошлись, образуя Землю и Луну. Земля оказалась больше и развивалась в приятном месте с точки зрения ее размера, как раз для того, чтобы она стала динамичной планетой с атмосферой и океанами. Луна Земли оказалась меньше и не имела достаточной массы для размещения этих характеристик. Таким образом, сохранение летучих веществ, таких как вода или газы, которые образуют нашу атмосферу, или сохранение достаточного внутреннего тепла для поддержания долгосрочного планетарного вулканизма и тектоники, являются своеобразными по отношению к тому, как произошло столкновение, формирующее Землю-Луну. Десятилетия наблюдений показали, что лунная история была гораздо более динамичной, чем ожидалось, с вулканической и магнитной активностью, возникшей всего лишь 1 млрд. лет назад, намного позже, чем ожидалось.

Ключ к пониманию того, почему ближняя и дальняя стороны Луны настолько различны, исходит из сильной асимметрии, наблюдаемой в ее поверхностных элементах. На Луне, постоянно обращенной к Земле, в любую ночь или день, можно наблюдать темные и светлые пятна невооруженным глазом. Ранние астрономы называли эти темные регионы «Мария», в переводе с латыни «моря», полагая, что они являются водоемами по аналогии с Землей. Используя телескопы, ученые смогли выяснить более столетия назад, что на самом деле это были не моря, а скорее кратеры или вулканические объекты.

В то время большинство ученых предполагали, что обратная сторона Луны, которую они никогда бы не увидели, была более или менее похожа на ближнюю.

Однако, поскольку Луна находится относительно близко к Земле, всего на расстоянии около 380 000 км, Луна была первым телом Солнечной системы, которое смогли исследовать люди, сначала используя космический корабль без экипажа, а затем «лично». В конце 1950-х и начале 1960-х годов космические зонды без экипажа, запущенные в СССР, возвращали первые изображения обратной стороны Луны, и ученые были удивлены, обнаружив, что эти две стороны были очень разными. У дальней стороны почти не было Марии. Только 1% дальней стороны было покрыто марией по сравнению с ~ 31% для ближней стороны. Ученые были озадачены, но они подозревали, что эта асимметрия подсказывает, как образовалась Луна.

В конце 1960-х и начале 1970-х годов миссии НАСА «Аполлон» высадили шесть космических кораблей на Луне, и астронавты вернули 382 кг лунных камней, чтобы попытаться понять происхождение Луны с помощью химического анализа. Имея образцы в руках, ученые быстро выяснили, что относительная темнота этих пятен связана с их геологическим составом, и они, по сути, связаны с вулканизмом. Они также определили новый тип подписи породы, которую они назвали KREEP — сокращение от породы, обогащенной калием (химический символ K), редкоземельные элементы (РЗЭ, которые включают церий, диспрозий, эрбий, европий и другие элементы, которые редки на Земле). ) и фосфор (химический символ P) — который был связан с Марией.

Теперь, используя комбинацию наблюдений, лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования, ученые из Института естественных наук о Земле при Токийском технологическом институте, Университете Флориды, Институте науки Карнеги, Университете Таусона, Космическом центре им. Джонсона НАСА и Университете Нью-Мексико принес некоторые новые подсказки относительно того, как Луна приобрела асимметрию ближней и дальней сторон. Эти подсказки связаны с важным свойством KREEP.

Калий (K), торий (Th) и уран (U) являются важными для этой истории радиоактивно нестабильными элементами. Это означает, что они встречаются во множестве атомных конфигураций, которые имеют переменное число нейтронов. Эти атомы переменного состава известны как «изотопы», некоторые из которых нестабильны и распадаются, образуя другие элементы, выделяя тепло.

Тепло от радиоактивного распада этих элементов может помочь расплавить породы, в которых они содержатся, что может частично объяснить их совместную локализацию.

Это исследование показывает, что, в дополнение к усиленному нагреву, включение компонента KREEP в горные породы также снижает их температуру плавления, что усугубляет ожидаемую вулканическую активность из моделей просто радиогенного распада. Поскольку большинство этих лавовых потоков были созданы в начале лунной истории, это исследование также добавляет ограничения относительно времени эволюции Луны и порядка, в котором различные процессы происходили на Луне.

Эта работа потребовала сотрудничества между учеными, работающими над теорией и экспериментом. После проведения высокотемпературных экспериментов по плавлению горных пород с различными компонентами KREEP, команда проанализировала последствия, которые это может иметь для времени и объема вулканической активности на поверхности Луны, предоставив важную информацию о ранних этапах эволюции системы Земля-Луна.

Соавтор ELSI Мэтью Ланевиль комментирует: «Из-за относительного отсутствия процессов эрозии поверхность Луны записывает геологические события из ранней истории Солнечной системы. В частности, в областях на ближней стороне Луны есть концентрации радиоактивных элементов, таких как U и Th, в отличие от других мест на Луне. Понимание происхождения этих локальных обогащений U и Th может помочь объяснить ранние стадии формирования Луны и, как следствие, условия на ранней Земле ».

Результаты этого исследования показывают, что обогащенная KREEP Мария Луны повлияла на эволюцию Луны с момента ее образования. Лейнвилль считает, что свидетельства такого рода несимметричных, самоусиливающихся процессов могут быть найдены в других лунах в нашей Солнечной системе и могут быть вездесущими на скалистых телах во всей Вселенной.

Мнение читателей
0
0
0
0
Выделите орфографическую ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Спасибо за ваш голос
Моё мнение Комментарий Поделиться

От редакции

Могла ли быть Луна обитаемой когда-то?

Аноним, 25 июня 2020 12:46
И мы свидетели обитаемости Луны! С 1969 года.

Ваше мнение ценно: оставьте комментарий

войдите или зарегистрируйтесь, тогда Вам не придется вводить имя каждый раз, и Вы сможете настроить себе "аватар".
Ознакомьтесь с правилами комментирования