Китайская миссия «Чанъэ-5» доставила доказательства того, что всего 120 миллионов лет назад на Луне были извергающиеся вулканы, и некоторые из них все еще могут сохранять свою активность. Другое исследование показало, что лунные землетрясения редки, самые мощные из них, магнитудой около 5,0, происходят вблизи поверхности. В отличие от землетрясения на Земле, которое длится от десятков секунд до минут, лунное землетрясение может продолжаться часами, чего достаточно, чтобы повредить или опрокинуть конструкции, дестабилизировать ракеты-носители на поверхности или нарушить наземные операции.
Согласно данным, полученным в декабре 2020 года в ходе китайской миссии Chang’e 5 по доставке образцов на Землю, вулканы на лунной поверхности извергались в геологически недавний период, и Луна может оставаться вулканически активной и сегодня.
Известно, что в далеком прошлом на Луне был вулкан, потому что видим этому подтверждение буквально повсюду на лице нашего ближайшего соседа — темные отметины знаменитого « еловека на Луне» — это лунные моря, обширные вулканические равнины, существовавшие от трех до 3,8 миллиардов лет назад. Считалось, что это был последний раз, когда Луна была вулканически активна.
Но, что удивительно, аппарат «Чанъэ-5» привёз на Землю доказательства того, что вулканические извержения на Луне происходили гораздо позже — всего 123 миллиона лет назад, с погрешностью в 15 миллионов лет. Результаты исследований Чанъэ-5 были опубликованы 5 сентября 2024 года в журнале Science.
Крупный план контейнера для образцов на китайском лунном посадочном модуле «Чанъэ-5» во время работ по сбору образцов 1 декабря 2020 года. CNSA/CCTV
По меркам человечества это всё ещё кажется очень давним событием, но с геологической точки зрения это было совсем недавно. Это означает, что Луна, возможно, была вулканически активна на протяжении всей своей жизни и может оставаться таковой и сегодня.
Доказательства недавней вулканической активности были получены из трех крошечных стеклянных бусинок — всего лишь трех из 3000 в образце, собранном «Чанъэ-5». Группа исследователей под руководством Би-Вэнь Вана и Цянь Чжана из Института геологии и геофизики Китайской академии наук в Пекине тщательно исследовала 1,7 грамма лунной пыли, собранной «Чанъэ-5», в поисках этих «иголок в стоге сена». Стеклянные бусинки размером всего от 20 до 400 микрон могут образовываться в результате мощного удара астероида, плавящего и сжимающего горные породы, превращая их в стекло. Действительно, эти бусинки, образовавшиеся в результате удара, составляют подавляющее большинство бусинок в образце — что неудивительно, учитывая количество ударов, видимых на Луне в виде кратеров. Но есть и другой способ образования этих бусинок.
Техники извлекают контейнер с образцами из китайского космического аппарата «Чанъэ-5», который в декабре 2020 года доставил на Землю лунную пыль и камни. Национальные астрономические обсерватории, Канадская астрономическая ассоциация
«Магматические фонтаны производят вулканическое стекло, которое ранее было обнаружено в образцах поверхности Луны», — написала команда Ванга и Чжана в своей исследовательской работе. Безусловно, стеклянные бусины вулканического происхождения на Луне находили и раньше, но всегда они образовывались в результате извержений магмы, произошедших миллиарды лет назад. Однако, совершив посадку в районе, богатом вулканическими куполами, называемом Монс Рюмкер в Океане Бурь (Oceanus Procellarum), «Чанъэ-5» удалось обнаружить три действительно особенные стеклянные бусины, которые он доставил на Землю 16 декабря 2020 года.
«Уран-свинцовый датирование трех бусин из вулканического стекла показывает, что они образовались 123 миллиона ±15 миллионов лет назад», — написали Ван и Чжан из своей команды.
Уран-свинцовое датирование включает измерение радиоактивного распада урана на свинец в образцах горных пород возрастом более миллиона лет. В целом, чем выше соотношение свинца и урана, тем старше должен быть образец, чтобы за это время весь уран распался на свинец. И наоборот, чем ниже содержание свинца по отношению к урану, тем моложе образец.
Дополнительным аргументом в пользу этих выводов является то, что это не первое свидетельство геологически недавнего вулканизма на Луне. В 2014 году лунный орбитальный аппарат НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) сфотографировал около 70 причудливых образований на поверхности Луны, называемых нерегулярными лунными морями, более известными под запоминающейся аббревиатурой «IMP». На самом деле, первое IMP было сфотографировано с лунной орбиты в 1971 году астронавтами НАСА, участвовавшими в миссии «Аполлон-15», но тогда это образование не было распознано. IMP представляют собой гладкие, круглые, неглубокие холмы рядом с участками каменистой, хаотичной местности, расположенными ниже по склону. Эти образования, в среднем менее трети мили в поперечнике, встречаются на вулканических равнинах, и по крайней мере некоторые из них, по-видимому, имеют возраст менее 100 миллионов лет, а возможно, даже менее 50 миллионов лет. Эти оценки возраста получены на основе подсчета кратеров — чем больше кратеров на поверхности, тем она старше, а ровные склоны относительно нетронуты.
В то время как частицы IMP убедительно свидетельствуют о недавнем вулканизме, стеклянные бусины предоставляют неопровержимые доказательства. Однако модели термической эволюции спутника предполагают, что его внутреннее строение должно было остыть давным-давно после его образования 4,5 миллиарда лет назад. Проще говоря, температура внутри спутника не должна быть достаточно высокой для возникновения вулканической активности.
На снимке, сделанном 17 декабря 2020 года в провинции Внутренняя Монголия, Китай, запечатлена возвращаемая китайская космическая капсула «Чан-5» с образцами лунной породы после посадки. CASC
«Мы измерили высокое содержание редкоземельных элементов и тория в этих шариках из вулканического стекла, что может указывать на то, что такой недавний вулканизм был связан с локальным обогащением мантийных источников магмы тепловыделяющими элементами», — пишут Ван и Чжан из своей группы.
Эти элементы, такие как калий, фосфор, иттрий и лантан, могут выделять тепло в результате радиоактивного распада, которого может быть достаточно, чтобы расплавить породы в лунной мантии, по крайней мере, в локальном масштабе, что может привести к небольшим извержениям.
На протяжении десятилетий поступали сообщения о «временных лунных явлениях» (ВЛЯ) — призрачных цветных дымках, появляющихся над лунным ландшафтом. Их существование вызывает большие споры, поскольку они не наблюдались космическими зондами, а только астрономами-любителями на Земле. Хотя многие лунные ученые отвергали ВЛЯ, объясняя их неблагоприятными атмосферными условиями над местом наблюдения на Земле или даже просто ошибочной идентификацией наблюдателем, одним из возможных объяснений было вулканическое выделение газов. Это казалось маловероятным из-за существовавшего в то время консенсуса о вулканической инертности Луны, но новые данные, полученные с помощью аппарата «Чанъэ-5» и подтвержденные наблюдениями LRO за ИМП (ионно-магнитными частицами), поднимают вопрос о возможности вулканического выделения газов на Луне.
Лунные свечения, длящиеся несколько минут, могут быть вызваны выбросом радона из недр Луны. Два исследования, опубликованные в 2008 и 2009 годах в журнале The Astrophysical Journal, предполагают, что такое выделение газа происходит, когда накопившийся под поверхностью Луны газ взрывообразно высвобождается под воздействием таких факторов, как «лунные землетрясения».
В ночь на 19 апреля 1787 года астроном Уильям Гершель заметил свет, длившийся несколько часов и по яркости сравнимый с туманностью Ориона, исходящий от неосвещенной новолуния. Вероятно, он стал свидетелем «временного лунного явления» (ВЛЯ) — кратковременного изменения внешнего вида части лунной поверхности.
К TLP относятся осветление, красноватые или фиолетовые пятна и туманные участки. По словам Энтони Кука, научного сотрудника кафедры физики Аберистуитского университета в Великобритании, за последние два тысячелетия было задокументировано около 3000 TLP, выявленных людьми с помощью телескопов, фотоаппаратов или просто благодаря хорошему зрению.
Сверхбыстрые вспышки света — те, которые длятся менее минуты — вероятно, возникают из-за ударов метеороидов. Метеороиды весом более 0,2 килограмма (примерно как бильярдный шар) при ударе о лунную поверхность производят мимолетные вспышки света. Сами вспышки возникают из-за энергии ударов, которые нагревают камни на лунной поверхности, заставляя их светиться до тех пор, пока они не остынут.
Карта всех вспышек от ударов метеоритов о Луну, зафиксированных за последние девять лет греческой программой NELIOTA. Эта программа была разработана для мониторинга столкновений метеоритов с Луной с целью защиты орбитальных спутников и будущих лунных баз. NELIOTA
Хотя давно предполагалось, что подобные лунные вспышки от ударов (LIF) являются мерцаниями, ученые не могли однозначно идентифицировать их до 1990-х годов, когда высокоскоростные видеокамеры стали широко доступны для наблюдения за Луной, сказал Янагисава. Однако даже тогда короткая продолжительность вспышек означала, что нельзя было исключить такие факторы, как электрические помехи внутри камер.
Таким образом, подтверждение вспышки требовало одновременных наблюдений из двух или более удаленных мест. Некоторые вспышки были впервые подтверждены во время метеорного потока Леониды в ноябре 1999 года.
С тех пор сотни других лазерных вспышек были официально зарегистрированы в рамках таких проектов, как финансируемая Европейским космическим агентством программа NELIOTA (Near-Earth Object Lunar Impacts and Optical Transients). За девять лет в рамках программы NELIOTA было зарегистрировано 193 лазерных вспышки, и карта этих вспышек предполагает, что они происходят в определенных горячих точках, таких как Океан Бурь (Oceanus Procellarum ), лунный регион, потенциально тектонически активный.
Руководитель проекта, Алексиос Лиакос, научный сотрудник Национальной обсерватории Афин, заявил, что эта кажущаяся закономерность является результатом погрешности наблюдений. На самом деле, исследование 2024 года, соавтором которого он является, показало, что Луна подвергается почти равномерному воздействию метеороидов.
Видеозапись вспышки при ударе о Луну; мерцание видно в правом верхнем углу кадра. NELIOTA
Напротив, лунные свечения, длящиеся несколько минут, могут быть вызваны выбросом радона из недр Луны. Два исследования, опубликованные в 2008 и 2009 годах в журнале The Astrophysical Journal, предполагают, что такое выделение газа происходит, когда накопившийся под поверхностью Луны газ взрывообразно высвобождается под воздействием таких факторов, как «лунные землетрясения». Радиоактивный радон при распаде излучает свет, что делает его видимым с Земли. Кроме того, места, где наблюдались более длительные свечения, в значительной степени совпадают с областями с высокой концентрацией радона.
Но некоторые огни на Луне — такие, какие наблюдал Гершель — длятся часами. Согласно исследованию 2012 года, подобные наблюдения могут быть косвенно связаны с Луной. В исследовании предполагалось, что солнечный ветер — поток заряженных частиц, исходящих от Солнца, — ионизирует частицы лунной пыли, выбрасывая их в огромные облака высотой 100 километров. Эти облака могут преломлять свет от звезд или других ярких объектов, которые кажутся близкими к Луне на небе, предположительно освещая лунную поверхность.
Смотрите также... |
Учёные смогли обработать огромные массивы данных, полученных в ходе миссий «Аполлон» и других лунных зондов, чтобы получить более чёткое представление о внутреннем строении Луны. В 2011 году исследования НАСА показали, что внешнее ядро Луны состоит из жидкого железа и образует отчётливый частично расплавленный слой в месте соприкосновения с мантией. Исследование также намекнуло на то, что внутреннее ядро Луны может быть основано на железе.
Первые признаки того, что Луна имеет земное внутреннее строение, появились благодаря миссиям НАСА «Аполлон». Данные, собранные приборами лунных посадочных модулей, указывали на то, что небесное тело дифференцировано — или состоит из слоистых участков с более плотным материалом в центре и менее плотным ближе к поверхности — в отличие от однородной породы по всей толщине. Астронавты «Аполлона» даже оставили на Луне сейсмометры, которые, по данным НАСА , позже показали, что на ней происходят лунные землетрясения. Группа исследователей из Университета Лазурного берега и Института небесной механики и эфемеридных расчетов (IMCCE) во Франции изложила результаты 3 мая 2023 года в журнале Nature.
Исследование подтвердило существование этого плотного внутреннего ядра. Используя подробную компьютерную модель, построенную на геологических данных из программы «Аполлон» и миссии НАСА GRAIL, в рамках которой пара зондов более года отслеживала гравитационное поле Луны, исследователи определили, что диаметр внутреннего ядра составляет около 310 миль (500 км), или всего 15% ширины Луны. По мнению исследователей, именно этот небольшой размер, вероятно, объясняет, почему ученым было так трудно его обнаружить.
Иллюстрация недавно подтвержденной внутренней структуры Луны, показывающая тонкую кору, очень толстую мантию, зону низкой вязкости на границе мантии и ядра, жидкое внешнее ядро и твердое внутреннее ядро. Геоазур/Николас Сартер
Кроме того, исследование выявило первые свидетельства переворота мантии на Луне — процесса, при котором более тёплый расплавленный материал поднимается сквозь мантию, подобно каплям воска в лавовой лампе. По мнению исследователей, это может объяснить наличие железа на поверхности Луны.
Более глубокое понимание внутреннего устройства Луны может помочь ученым разгадать ее геологические тайны, например, что случилось с некогда мощным лунным магнитным полем. Хотя сегодня у Луны нет магнитного поля, образцы горных пород свидетельствуют о том, что когда-то оно было сравнимо с земным.
Сейсмометры, установленные астронавтами программы «Аполлон» на поверхности Луны, показали, что на Луне происходят лунные землетрясения .
Глубокие лунные землетрясения, происходящие на глубине сотен километров под лунной поверхностью, являются приливными явлениями — они возникают в результате притяжения земной гравитации, которая растягивает внутренние структуры Луны. Другой тип лунных землетрясений вызван сжатием Луны по мере её охлаждения — процессом, который происходит с момента образования Луны почти 4,5 миллиарда лет назад. Эти лунные землетрясения возникают на умеренно небольшой глубине 20-30 км, могут достигать поразительной магнитуды 5,5 по шкале Рихтера и длиться более 10 минут. Столкновения метеороидов с Луной могут вызывать лунные землетрясения, происходящие на лунной поверхности или вблизи неё. Ещё один тип крайне неглубоких лунных землетрясений может быть вызван термическим расширением и сжатием горных пород на поверхности или вблизи неё при переходе от холодной лунной ночи к очень жаркому лунному дню, сообщает пресс-служба НАСА.
Разломный хребт вдоль стены кратера Слайфер, недалеко от северного полюса Луны. Высота обрыва составляет около 20 метров/65 футов, что почти равно высоте пятиэтажного здания. Этот снимок кратера Слайфер был получен путем компиляции изображений с камеры лунного разведывательного орбитального аппарата (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera) в топографические карты высокого разрешения, называемые цифровыми моделями рельефа (ЦМР). С помощью программного обеспечения можно просмотреть ЦМР с любой точки зрения. NASA/GSFC/Университет штата Аризона.
Обрывы в лунной коре, наблюдаемые астронавтами программы «Аполлон» и лунным разведывательным орбитальным аппаратом НАСА, указывают на то, что Луна в геологически недавнем прошлом уменьшилась в размерах и, вероятно, продолжает уменьшаться и сегодня. Луна сформировалась в хаотичной среде интенсивной бомбардировки астероидами и метеорами. Эти столкновения, наряду с распадом радиоактивных элементов, сделали Луну горячей. С момента своего образования Луна охлаждается. По мере охлаждения она сжимается, и её хрупкая поверхность разрушается, образуя надвиговые разломы, где часть коры отрывается и выступает над другой. Учёные подсчитали, что за последние несколько сотен миллионов лет диаметр Луны уменьшился примерно на 150 футов (50 метров).
Астронавт Базз Олдрин развертывает сейсмический эксперимент во время выхода на Луну в рамках миссии «Аполлон-11». Эксперимент включал четыре сейсмометра, питаемых от двух панелей солнечных батарей. НАСА
Сжатие Луны вызывает лунные землетрясения и разломы вблизи Южного полюса Луны. Неглубокие лунные землетрясения, способные вызвать сильные колебания земной поверхности в южном полярном регионе, возможны в результате сдвиговых событий на существующих разломах или образования новых надвиговых разломов
По мере того, как НАСА продолжает продвигаться к отправке астронавтов в район Южного полюса Луны в рамках своей кампании «Артемида», данные исследования, финансируемого НАСА, помогают ученым лучше понять эту стратегически важную часть Луны. Исследование представляет доказательства того, что лунные землетрясения и разломы, возникающие по мере постепенного охлаждения и сжатия недр Луны, также обнаруживаются вблизи и внутри некоторых районов, которые агентство определило как потенциальные места посадки для «Артемиды III», первой миссии «Артемиды», запланированной для пилотируемой высадки на Луну, по сообщениям пресс-службы НАСА.
На изображении показаны прогнозируемые зоны нестабильности поверхностных склонов в южном полярном регионе. Модели построены для оползня реголита толщиной в один метр (около 3,3 фута). Синие точки обозначают зоны с наименее нестабильными склонами, зеленые точки — умеренно нестабильными, а красные точки — наиболее нестабильными. Изображение центрировано на кратере Шеклтона и южном полюсе Луны. Места предполагаемых зон посадки миссии Artemis III показаны синими прямоугольниками. Модель предсказывает, что большие участки внутренних стенок кратера Шеклтона подвержены оползням (вставка), а также участки внутренних стенок кратера в зоне посадки Nobile Rim 1. NASA/LROC/ASU/Смитсоновский институт
«Наше моделирование предполагает, что неглубокие лунные землетрясения, способные вызвать сильные колебания земной поверхности в южном полярном регионе, возможны в результате сдвиговых событий на существующих разломах или образования новых надвиговых разломов», — сказал Том Уоттерс из Смитсоновского института в Вашингтоне, ведущий автор статьи об этом исследовании, опубликованной 25 января 2024 года в журнале Planetary Science. «При планировании размещения и обеспечения стабильности постоянных форпостов на Луне следует учитывать глобальное распределение молодых надвиговых разломов, их потенциальную активность и потенциал образования новых надвиговых разломов в результате продолжающегося глобального сжатия».
Камера Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), установленная на борту космического аппарата НАСА Lunar Reconnaissance Orbiter, обнаружила тысячи относительно небольших, молодых надвиговых разломов, широко распространенных в лунной коре. Эти обрывы представляют собой скалообразные формы рельефа, напоминающие небольшие ступеньки на лунной поверхности. Они образуются там, где силы сжатия разрывают кору и толкают или выталкивают ее с одной стороны разлома вверх и через другую. Сжатие вызвано охлаждением все еще горячего недр Луны и приливными силами, оказываемыми Землей, что приводит к глобальному уменьшению размеров.
Лопастные обрывы образуются, когда лунная кора сжимается в результате сжатия Луны. Это приводит к разрыву приповерхностных слоев с образованием надвиговых разломов. Надвиговый разлом поднимает материалы земной коры, а иногда и перекрывает соседние слои. Сдвиги по существующим разломам или образование новых надвиговых разломов вызывают неглубокие лунные землетрясения, которые могут привести к сильным сейсмическим колебаниям на расстоянии десятков километров от обрыва. Университет штата Аризона/Смитсоновский институт
Формирование разломов сопровождается сейсмической активностью в виде неглубоких лунных землетрясений. Такие неглубокие лунные землетрясения были зарегистрированы пассивной сейсмической сетью «Аполлон», представляющей собой серию сейсмометров, развернутых астронавтами «Аполлона». Самое сильное зарегистрированное неглубокое лунное землетрясение имело эпицентр в южнополярном регионе. В исследовании смоделирован один молодой уступ надвигового разлома, расположенный в пределах края де Герлаша 2, предполагаемой зоны посадки миссии «Артемида III», и показано, что формирование этого уступа разлома могло быть связано с лунным землетрясением зарегистрированной магнитуды.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Команда также смоделировала устойчивость поверхностных склонов в южном полярном регионе Луны и обнаружила, что некоторые области подвержены оползням реголита даже от слабых сейсмических колебаний, в том числе районы в некоторых постоянно затененных областях. Эти области представляют интерес из-за потенциально содержащихся там ресурсов, таких как лед.
«Чтобы лучше понять сейсмическую опасность, которую представляет будущая деятельность человека на Луне, нам нужны новые сейсмические данные не только на Южном полюсе, но и в глобальном масштабе», — сказала Рене Вебер, соавтор статьи из Космического центра имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама. «Такие миссии, как сейсмическая серия Farside Seismic Suite, расширят измерения, проведенные во время программы «Аполлон», и дополнят наши знания о глобальной сейсмичности».
Мозаичное изображение скопления лопастных обрывов Вихерта (стрелки, указывающие влево) вблизи южного полюса Луны, полученное с помощью камеры Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) и узкоугольной камеры (NAC). Обрыв, образованный надвиговым разломом, пересекает разрушенный кратер диаметром приблизительно 1 километр (0,6 мили) (стрелка, указывающая вправо). NASA/LRO/LROC/ASU/Смитсоновский институт
«Проект LRO стремится получить данные о лунной поверхности, чтобы помочь ученым понять важные особенности, такие как надвиговые разломы», — сказала Мария Бэнкс, заместитель научного руководителя проекта LRO из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, соавтор статьи. «Это исследование является хорошей демонстрацией одного из многих способов использования данных LRO для планирования нашего возвращения на Луну».
Данное исследование финансировалось миссией НАСА LRO, запущенной 18 июня 2009 года. В рамках миссий «Артемида» НАСА исследует Луну для научных открытий, развития технологий и изучения того, как жить и работать на другом мире, готовясь к пилотируемым миссиям на Марс.
Эпицентр одного из самых сильных лунных землетрясений, зарегистрированных в рамках пассивного сейсмического эксперимента «Аполлон», находился в южном полюсе Луны. Однако точное местоположение эпицентра определить не удалось. Облако возможных местоположений (пурпурные точки и светло-голубой многоугольник) сильного неглубокого лунного землетрясения, полученное с помощью алгоритма переопределения местоположения, специально адаптированного для очень разреженных сейсмических сетей, распределено вблизи полюса. Синие прямоугольники показывают места предполагаемых зон посадки миссии «Артемида III». Уступы в виде лопастных надвиговых разломов показаны небольшими красными линиями. Облако местоположений эпицентров охватывает ряд лопастных уступов и многие зоны посадки миссии «Артемида III». NASA/LROC/ASU/Смитсоновский институт
Ученые работают над методами определения частоты лунных землетрясений вдоль активных разломов.
Разломы — это трещины в лунной коре, указывающие на то, что Луна медленно сжимается по мере охлаждения её недр с течением времени. Сжатие, вызванное уменьшением размеров Луны, приводит к внезапному смещению разломов, что порождает землетрясения. В период с 1969 по 1977 год сеть сейсмометров, развернутых астронавтами программы «Аполлон» на поверхности Луны, зафиксировала тысячи вибраций от лунных землетрясений.
Лунные землетрясения редки, самые мощные из них, магнитудой около 5,0, происходят вблизи поверхности. Эти типы землетрясений намного слабее мощных землетрясений на Земле (магнитудой 7,0 и выше) и представляют небольшую опасность для астронавтов во время миссии, длящейся всего несколько дней. Но их воздействие на долгосрочные объекты на лунной поверхности может быть значительным. В отличие от землетрясения, которое длится от десятков секунд до минут, лунное землетрясение может продолжаться часами, чего достаточно, чтобы повредить или опрокинуть конструкции, дестабилизировать ракеты-носители на поверхности или нарушить работу на поверхности.
«Вероятность опасности значительно возрастает в зависимости от того, насколько близко ваша инфраструктура находится к активному разлому», — сказал Томас Уоттерс, почетный старший научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики Смитсоновского института в Вашингтоне.
Компьютерная симуляция, демонстрирующая сейсмические волны, исходящие от неглубокого лунного землетрясения на разломе Ли-Линкольн в долине Таурус-Литтроу на Луне. Обозначение «A17» указывает на место посадки «Аполлона-17». Аудиозапись представляет собой лунное землетрясение, зафиксированное сейсмометром, установленным на поверхности астронавтами. Сейсмический сигнал преобразуется в звук. И аудио, и видео ускорены в 10 раз по сравнению с обычным воспроизведением. Фоновое изображение — мозаичное изображение глобуса, полученное широкоугольной камерой лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА. Красный и синий цвета обозначают положительную (движение земной поверхности вверх) и отрицательную (движение земной поверхности вниз) полярность волны. Николас Шмерр
Уоттерс — давний исследователь лунной геологии и соисследователь камеры LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) НАСА. Недавно он и Николас Шмерр, планетарный сейсмолог из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, разработали новый метод оценки магнитуды сейсмических колебаний путем анализа свидетельств смещения валунов и оползней в районе, о чем ученые сообщили 30 июля 2025 года в журнале Science Advances. Подобные исследования могут помочь НАСА планировать размещение средств на лунной поверхности в более безопасных местах.
В отличие от землетрясения, которое длится от десятков секунд до минут, лунное землетрясение может продолжаться часами, чего достаточно, чтобы повредить или опрокинуть конструкции, дестабилизировать ракеты-носители на поверхности или нарушить наземные операции.
На Луне существуют тысячи разломов, которые, возможно, до сих пор активны и вызывают землетрясения. Уоттерс и его команда выявили эти разломы, проанализировав данные с аппарата LRO, который вращается вокруг Луны с 2009 года, составляя карты поверхности и делая снимки, обеспечивающие беспрецедентную детализацию таких объектов, как разломы, валуны и оползни.
Для этого исследования Уоттерс и Шмерр решили проанализировать изменения поверхности, вызванные землетрясениями, спровоцированными разломом Ли-Линкольн в долине Таурус-Литтроу. Астронавты НАСА, участники миссии «Аполлон-17», приземлившиеся примерно в 6 километрах к западу от разлома 11 декабря 1972 года, исследовали окрестности разлома во время своей миссии.
На этом снимке 1972 года изображен астронавт миссии «Аполлон-17» Харрисон Х. Шмитт, берущий пробу у валуна у подножия Северного массива в долине Таурус-Литтроу на Луне. Считается, что этот большой валун был смещен сильным лунным землетрясением, произошедшим около 28,5 миллионов лет назад. Источником землетрясения, вероятно, стало сейсмическое событие вдоль разлома Ли-Линкольн. Снимок был сделан астронавтом Юджином А. Сернаном, командиром миссии «Аполлон-17». NASA/JSC/ASU
Изучив обвалы валунов и оползень, предположительно вызванный сотрясением земли вблизи разлома Ли Линкольна, Уоттерс и Шмерр подсчитали, что лунное землетрясение магнитудой 3,0 — подобное относительно небольшому землетрясению — происходит вдоль разлома Ли Линкольна примерно каждые 5,6 миллиона лет.
«Один из уроков, которые мы извлекаем из изучения разлома Ли-Линкольн, заключается в том, что многие подобные разломы, вероятно, пережили множество землетрясений, растянувшихся на миллионы лет», — сказал Шмерр. «Это означает, что они потенциально все еще активны сегодня и могут продолжать порождать новые лунные землетрясения в будущем».
Авторы выбрали для исследования разлом Ли-Линкольн, поскольку он обладал уникальным преимуществом: астронавты «Аполлона-17» привезли из этого района образцы валунов. Изучая эти образцы в лабораториях, ученые смогли измерить изменения в химическом составе валунов, вызванные воздействием космического излучения с течением времени (поверхность валуна обнажается сразу после откола более крупного камня, который в противном случае защитил бы его).
Информация о воздействии космического излучения помогла исследователям определить, как долго валуны находились на своих нынешних местах, что, в свою очередь, помогло оценить возможное время и частоту землетрясений вдоль разлома Ли-Линкольн.
Астронавты «Аполлона-17» исследовали валуны у подножия двух гор в долине. Оставленные следы указывали на то, что валуны могли скатиться вниз по склону после того, как их откололо во время лунного землетрясения на разломе. Используя размеры каждого валуна, Уоттерс и Шмерр оценили силу сотрясения земли и магнитуду землетрясения, которое привело бы к отрыву валунов.
Эта мозаика долины Таурус-Литтроу создана с использованием изображений, полученных с помощью узкоугольных камер на борту лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА. Орбитальный аппарат вращается вокруг Луны и изучает её с 2009 года. Древняя, заполненная лавой долина пересекается надвиговым разломом Ли-Линкольн, видимым как извилистая белая линия, простирающаяся от Южного массива (гора в левом нижнем углу) до Северного массива (гора в центре вверху), где разлом резко меняет направление и пересекает склон Северного массива. Разлом Ли-Линкольн был источником многочисленных сильных лунных землетрясений, вызывавших оползни и обвалы как на Северном, так и на Южном массивах. Примерное место посадки «Аполлона-17» обозначено справа от разлома белым крестиком «х». НАСА/Университет штата Аризона/Смитсоновский институт
Группа исследователей также оценила магнитуду сейсмических колебаний и землетрясения, необходимые для того, чтобы вызвать крупный оползень, который привел к стремительному перемещению грунта по дну долины, предположив, что именно это событие вызвало разрыв, сформировавший разлом Ли-Линкольн.
Принимая во внимание все эти факторы, Уоттерс и Шмерр подсчитали, что вероятность того, что в любой конкретный день во время пребывания там астронавтов «Аполлона-17» произошло бы землетрясение, составляет 1 к 20 миллионам, отметили авторы.
НАСА также планирует отправить на Луну больше сейсмометров. Во-первых, комплекс Farside Seismic Suite доставит два чувствительных сейсмометра в бассейн Шрёдингера на обратной стороне Луны на борту лунного посадочного модуля в рамках инициативы НАСА CLPS (Commercial Lunar Payload Services). Кроме того, НАСА разрабатывает полезную нагрузку под названием Lunar Environment Monitoring Station для потенциального запуска в рамках миссии НАСА Artemis III в регион Южного полюса. Возглавляемая Шмерром, эта полезная нагрузка будет оценивать сейсмические риски для будущих пилотируемых и роботизированных миссий в этот регион.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
