Международная группа исследователей представила новые данные, указывающие на существование под поверхностью Луны огромного слоя частично расплавленной породы. По мнению учёных, этот скрытый резервуар магмы может играть ключевую роль в понимании внутреннего строения естественного спутника Земли, его геологической истории и причин, по которым Луна продолжает медленно изменяться даже спустя миллиарды лет после своего образования.
Исследование основано на комплексном анализе данных, полученных в ходе лунных миссий и современных компьютерных моделей. Авторы работы считают, что обнаруженные особенности невозможно полностью объяснить без существования глубинной зоны, содержащей значительное количество расплавленного вещества.
Почему внутреннее строение Луны до сих пор остаётся загадкой
На первый взгляд Луна кажется полностью геологически «мёртвым» миром. На её поверхности отсутствуют океаны, атмосфера практически отсутствует, а активных вулканов не наблюдается уже миллиарды лет.
Однако современные исследования показывают, что внутри спутника процессы полностью не прекратились.
Сейсмометры, доставленные на Луну экспедициями «Аполлон», зарегистрировали лунотрясения. Кроме того, высокоточные измерения движения Луны вокруг Земли свидетельствуют, что её внутренние слои реагируют на гравитационное воздействие нашей планеты иначе, чем ожидалось для полностью твёрдого тела.
Эти наблюдения давно заставляли учёных предполагать, что глубоко под поверхностью может существовать область, где породы находятся не в полностью твёрдом состоянии.
Что именно обнаружили исследователи
Новая работа указывает на наличие обширного слоя частично расплавленных пород в глубинах лунной мантии.
Речь не идёт о гигантском подземном озере жидкой лавы в привычном понимании.
Скорее, это область, где твёрдая горная порода содержит значительную долю расплавленного материала. Подобное состояние напоминает очень густую смесь, в которой кристаллы минералов находятся среди расплавленной массы.
Даже небольшое количество расплава заметно изменяет физические свойства пород. Они становятся менее жёсткими, легче деформируются и иначе реагируют на прохождение сейсмических волн.
Именно такие особенности удалось выявить при анализе современных моделей внутреннего строения Луны.
Как учёные пришли к такому выводу
Исследование объединило сразу несколько независимых источников информации.
Специалисты использовали данные о гравитационном поле Луны, результаты лазерной локации, позволяющей с высокой точностью измерять расстояние между Землёй и Луной, а также информацию о колебаниях спутника во время его движения по орбите.
Все эти наблюдения сравнивались с компьютерными моделями, описывающими различные варианты внутреннего строения Луны.
Оказалось, что модель с существованием глубинного слоя частично расплавленной мантии значительно лучше соответствует наблюдаемым данным, чем варианты, в которых внутренняя часть спутника полностью затвердела.
Почему Луна вообще могла сохранить расплавленные породы
Сразу после своего образования Луна была намного горячее, чем сейчас.
Согласно наиболее распространённой теории, спутник сформировался после гигантского столкновения молодой Земли с крупным небесным телом размером примерно с Марс.
Выделившаяся энергия оказалась настолько огромной, что поверхность молодой Луны представляла собой глобальный океан магмы.
Постепенно этот океан начал охлаждаться.
Минералы кристаллизовались в определённой последовательности: более тяжёлые опускались вниз, а лёгкие всплывали, формируя будущую лунную кору.
Большая часть расплава за миллиарды лет затвердела, однако наиболее глубокие области могли сохранить повышенную температуру значительно дольше.
Именно эти остатки древнего магматического океана, возможно, и наблюдаются сегодня.
Как это связано с лунотрясениями
Луна регулярно испытывает слабые сейсмические события.
Их причиной становятся приливные силы Земли, медленное охлаждение внутренних слоёв и постепенное сжатие спутника.
Если внутри действительно существует область частично расплавленных пород, она может объяснить особенности распространения сейсмических волн, зарегистрированных ещё приборами миссий «Аполлон».
Подобные зоны изменяют скорость прохождения волн и характер их отражения, что хорошо согласуется с имеющимися наблюдениями.
Почему открытие важно для будущих экспедиций
В ближайшие годы интерес к Луне значительно возрастёт.
Несколько космических агентств планируют создание долговременных исследовательских станций на её поверхности.
Для строительства подобных объектов необходимо хорошо понимать внутреннее строение спутника.
Если глубинные слои действительно остаются частично расплавленными, это поможет точнее прогнозировать лунотрясения, рассчитывать устойчивость будущих сооружений и лучше понимать геологические процессы, происходящие под поверхностью.
Кроме того, подобные исследования позволяют оценить тепловой режим Луны и скорость её дальнейшего охлаждения.
Что это говорит об эволюции Луны
Новые результаты показывают, что Луна может быть значительно более сложным миром, чем считалось ещё несколько десятилетий назад.
Хотя её поверхность выглядит практически неизменной, внутренние процессы продолжаются.
Это означает, что геологическая эволюция небольших планетных тел способна продолжаться гораздо дольше, чем предполагалось ранее.
Исследование также помогает лучше понять развитие других безатмосферных объектов Солнечной системы, включая Меркурий и некоторые крупные астероиды.
Какие вопросы пока остаются без ответа
Несмотря на убедительные результаты моделирования, учёные пока не могут точно определить размеры предполагаемой области расплава.
Остаётся неизвестным:
- насколько велик объём частично расплавленной породы;
- какова её точная глубина;
- сколько расплава сохранилось до настоящего времени;
- насколько активно происходит теплообмен между ядром и мантией.
Ответить на эти вопросы смогут будущие автоматические станции и новые сейсмические приборы, которые планируется разместить на поверхности Луны в рамках предстоящих международных миссий.
Луна продолжает удивлять исследователей
Ещё недавно считалось, что внутреннее строение Луны изучено достаточно хорошо, однако новые исследования показывают, что под её древней поверхностью могут сохраняться следы бурного прошлого. Возможное существование обширной зоны частично расплавленной мантии помогает объяснить сразу несколько особенностей поведения спутника — от характера лунотрясений до его реакции на гравитационное воздействие Земли.
Если дальнейшие исследования подтвердят существование этого глубинного слоя, учёные получат важные сведения не только об эволюции Луны, но и о процессах формирования каменистых планет и спутников во всей Солнечной системе.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
