 | Лунная поверхность |
20 километровый лунный кратер Euler в юго-западной моря Imbrium.The 20-kilometer-wide lunar crater Euler in the southwestern part of Mare Imbrium (NASA). |
|
Cоздали полную топографическую карту всех крупных кратеров Селены и уточнили её состав. Отметин на теле спутника нашей планеты больше, чем вмятинок на мяче для гольфа. Неудивительно, ведь миллиарды лет назад астероиды подвергали Луну беспощадной бомбардировке.Топографической картой, на которой отмечены 5185 кратеров диаметром более 20 километров, дело не ограничилось. С помощью зонда Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO)«копнули» ещё и вглубь, выяснив, что в геологическом смысле Луна устроена значительно сложнее, чем предполагалось (http://www.sciencemag.org/content/329/5998/1504.short, . |
Самые маленькие из этих кружочков показывают кратеры около 20 километров в диаметре (иллюстрация Head et al.).Составление карты было бы невозможным без установленного на LRO лазерного альтиметра LOLA. Прибор определяет высоту деталей рельефа с погрешностью в 10 сантиметров.Как сообщает NASA, анализ карты позволил учёным отсортировать кратеры по времени их появления. Затем, сопоставив эту информацию с распределеним кратеров по размерам, авторы пришли к выводу, что бомбардировка Луны в древности проходила не хаотично, а шла в два этапа -http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/turbulent-youth.html. Все сталкивавшиеся когда-то с Селеной объекты можно поделить на две группы, причём та, что атаковала Луну первой, значительно чаще имела в своём арсенале крупные «снаряды».«Точка перехода от одного этапа к другому примерно соответствует времени образования моря Восточное (гигантской впадины на западном крае видимой стороны спутника), возраст которого оценивается в 3,8 миллиарда лет». |
Одна из основных версий на текущий момент – гравитационное притяжение от планет-гигантов, повлиявшее на пояс астероидов каким-то определённым образом - http://news.brown.edu/pressreleases/2010/09/moon.Credit: NASA/LRO/LOLA/GSFC/MIT/Brown. Составление карты было бы невозможным без установленного на LRO лазерного альтиметра LOLA. Прибор определяет высоту деталей рельефа с погрешностью в 10 сантиметров. |
Западная часть видимой стороны Луны в искусственных цветах. Синяя, гладкая область – океан Бурь, относительно молодая и менее кратерированная зона поверхности.Слева расположены, напротив, старейшие районы спутника (красным и белым отмечены наиболее высокие нагорья). В центре – большой кратер Лоренца (иллюстрация NASA/LRO/LOLA/GSFC/MIT/Brown University - http://www.membrana.ru/particle/895 |
Море Восточное, диаметр которого составляет 327 километров, – один из крупнейших следов от удара на лунной поверхности (иллюстрация NASA/LRO/LOLA/GSFC/MIT/Brown University).DLRE не удалось выявить следы «чистого» мантийного вещества, которое, как предполагалось, должно выходить на поверхность в некоторых районах, где лунная кора сходит на нет.Cигналы отсутствовали даже при изучении бассейна Южный полюс – Эйткен, старейшего и глубочайшего ударного кратера. Тут у исследователей два основных предположения: либо мантийного вещества (в предполагавшемся виде) действительно нет на поверхности Луны, либо его площадь слишком мала, чтобы материал мог быть засечён DLRE.Mоре Восточное должно было быть той характерной отметкой, на которой эпоха серьёзных бомбардировок закончилась. Подтвердить или опровергнуть эту теорию помогут более подробные топологические карты Марса и Меркурия, которые ещё предстоит составить |
Луна, по мнению Хеда (James W. Head III, a planetary geologist at Brown and the paper’s lead author), максимально удобный для нас объект изучения: она сохраняет свидетельства космической бомбардировки, давно уже исчезнувшие на Земле из-за смещения тектонических плит и эрозии. «Я сравнил бы наш спутник с Розеттским камнем, – приводит планетолог набившую оскомину аналогию. – Изучив поверхность Луны, мы с большей вероятностью сможем расшифровать те нечёткие следы древности, что сохранились на нашей планете» (фото NASA/Sean Smith). |
Бассейн Южный полюс — Эйткен. Красный цвет отражает возвышенности, фиолетовый цвет отражает низменности |
A Colorful Side of the Moon -http://apod.nasa.gov/apod/ap111118.html, http://lroc.sese.asu.edu/news/index.php?/archives/484-Lunar-Topography-As-Never-Seen-Before!.html. Аппарат также показал, что затенённые кратеры южного полюса лишь на 20 °С теплее новых рекордсменов (даже в середине местного лета). Недавно в южном кратере нашли залежи водяного льда, но в этом регионе также могут быть обнаружены и другие интересные соединения: диоксид углерода и даже органические молекулы (t=26K). |
Новая модель Луны показывает самые низкие участки местности синим цветом (-9100 метров от среднего уровня), а самые высокие точки — красным и белым (+10 760 м) (иллюстрация NASA, GSFC, ASU, DLR)., 3 D lunar map -http://www.youtube.com/watch?v=AAeBaMV7GSA&feature=player_embedded#! http://www.membrana.ru/particle/17166 |
Этот кадр сделан 25 января 2011 года,место лунной высадки «Аполлона-14». (фото NASA/Goddard/Arizona State University), , целью второго выхода экипажа «Аполлона-14» на поверхность был край 300-метрового кратера Коун (Cone), расположенного в 1400 метрах от точки посадки лунного модуля - http://www.membrana.ru/particle/15700 |
Два кадра, выполненные LRO с разных точек орбиты, позволили реконструировать объёмное изображение местности Фра Мауро. На нём отмечены лунный модуль «Антарес» (красный цвет), набор ALSEP для экспериментов на поверхности (желтый), камень Turtle Rock (коричневый), следы астронавтов и тележки с оборудованием (голубой).Справа верху – тот самый злополучный кратер. Для наглядности размеры рукотворных предметов преувеличены (фото NASA/GSFC/Arizona State University/Ohio State University). |
Планетологи исследовали кусок лунного грунта, привезённого на Землю в 1972 году Аполлоном-16. Анализ показал, что спутнику значительно меньше лет, чем считалось ранее.Считается, что Селена сформировалась в ранней Солнечной системе из обломков, появившихся в результате столкновения Земли и объекта размером с Марс. Постепенно океан магмы на поверхности спутника начал застывать, превращаясь в кору. Однако попытка измерить возраст плагиоклазa провалилась. В привезённой породе оказалось слишком мало лунных и много загрязняющих земных изотопов свинца. Ларс Борг (Lars Borg) и его коллеги из национальной лаборатории Лоуренса в Ливерморе, а также из университетов Франции и Дании, чтобы избавиться от земного «мусора», запачкавшего образец, растворили тонкий верхний слой камня щадящей кислотой, а затем проанализировали содержание изотопов трёх элементов (свинца, самария и неодима). пришли к выводу, что Луне 4,36 миллиарда лет,спутник «родился» спустя 200 миллионов лет после формирования Солнечной системы.«Если образец породы относится к тем, что сформировались на нашем спутнике вместе с корой, то Луна примерно на 165 миллионов лет моложе Марса и примерно на 200 миллионов лет младше крупных астероидов», — заявляет Борг (фото NASA/Sean Smith).Kрупные кристаллы могли сформироваться только в ходе медленного охлаждения на глубине сотен километров от поверхности. |
Океан Бурь - Oceanus Procellarum |
Море Спокойствия -Mare Tranquillitatis |
Море Восточное - Mare Orientale |
Кратеры Аристарх, Геродот и борозды Аристарха на Луне. This is a view of the Aristarchus and Herodotus craters taken from orbit during the Apollo 15 mission.Aristarchus crater is near the center of the image, and the flooded Herodotus is to the right. About a quarter of the way up from the bottom edge is Vaisala crater.The fault line at the bottom is the Rupes Toscanelli. The Lunar mare in the top part of the image belongs to the Oceanus Procellarum. Some wrinkle-ridges are visible. In the right upper half the small lunar dome Herodotus Omega |
Кратеры Аристарх, Геродот и борозды Аристарха на Луне.Информация от прибора DLRE наложена на изображение кратера Аристарх. Вещества с высоким содержанием окиси кремния выделены красным и оранжевым (иллюстрация NASA/Godard/UCLA/Stony Brook University |
Copernicus (lunar crater) |
Команда Харуямы обнаружила отверстие на снимках, сделанных космическим аппаратом Kaguya, который обращался по лунной орбите почти два года, до планового падения на поверхность в июне 2009 года. (фото ISAS/JAXA/Junichi Haruyama et al.).По оценкам, диаметр отверстия составляет 65 метров, глубина – как минимум 80. Bидимая часть провала может вести в пещеру вплоть до 370 метров в поперечнике. На основе наблюдений за лунными бороздами раньше предполагали, что под поверхностью спутника может скрываться система извилистых тоннелей – лавовых трубок и колодцев, образованных в породе после ухода протекавшей лавы. Однако до сих пор прямых доказательств получено не было |
Луна имеет большую мантию и маленькое ядро. Поверхность Луны принадлежит лунной коре.
Лунные мария – темноцветные участки лунной поверхности, называемые океанами, но это не океаны, а плоские равнины, которые произошли в результате излияния жидких базальтовых лав; светлоокрашенные области (terrae) соответствуют лунной горной местности потому, что они приподняты на несколько километров относительно марий.
Ударные кратеры – самые распространенные образования на лунной поверхности, причем многие кратеры наложены друг на друга. Метеорит в 3 м в диаметре способен создать хорошо различимую на снимках воронку диаметром в 150м. Наибольшие кратеры Луны имеют диаметр 250 км. Это явление (образование гигантских импактных кратеров) имело место на всех без исключения планетах солнечной системы в ее ранней истории. На Луне эти кратеры оказались в хорошей сохранности благодаря отсутствию тектоники и выветривания (на Земле распознать импактные кратеры не легко).
Мария состоит из вулканических пород с мафическими составами и подобна базальтовым траппам и излияниям на Земле. Однако темные марии составляют только 16 % пейзажа Луны и сконцентрированы на ее видимой стороне. Эти марии образованы более 4000 Ма, когда астероиды, сталкиваясь с Луной, образовали гигантские воронки на лунной поверхности, пробавая ее тонкую кору и создавая огромное количество трещин, проницаемых для базальтовых излияний. По всей видимости депрессии заполнялись наслоением очень жидких лав, напоминающих таковые на Плато Колумбии на северо-западе Америки. Эти лава хлынули намного позже сформированных кратеров. Очень похоже, что вулканизм был вызван тем, что кора стала более тонкой и более раздробленной по причине ударного воздействия, нежели чем из-за высокой температуры, производящей воздействие непосредственно.
Горные области составляют большую часть лунной поверхности. Большая часть обратной стороны Луны характеризуется такой топографией. Горная местность состоит из бесконечной последовательности накладывающихся друг на друга ударных кратеров. Эти области составлены плутоническими породами, состоящими на 90% из плагиоклаза, который поднялся как пена на океане магмы на ранней лунной истории.
Тектонические силы более не активны на Луне, здесь уже не происходят ни извержения вулканов, ни землетрясения. Процессы выветривания также не возможны по причине отсутствия атмосферыЮ но эрозия происходит как из-за перепада температур, так из-за импактного воздействия. И мария и terrae покрыты слоем серых, неконсолидированных продуктов бомбардировки лунной поверхности, происходящей в течение нескольких миллиардов лет. Этот почвоподобный слой называется лунным реголитом и состоит из вулканических пород, брекчии, стекляруса, и тонкой лунной пыли. В месте посадки летательного аппарата Апполон лунный реголит имееи толщину немного больше чем 3 м.
Гипотеза происхождения Луны
Луна была сформирована в период формирования солнечной системы в результате столкновения, которое произошло между телом величиной с Марс и молодой, полулитифицированной Землей. В течение такой катастрофической коллизии большинство продуктов развалин собралось на околоземной орбите. Луна была собрана в результате гравитационного притяжения из частиц состава земной мантии (мантия Земли составляет 82 % ее объема). Если таранивший объект имел железное ядро, этот тяжелый материал так или иныче попал бы в земное, а не лунное ядро.
http://www.nasa.gov/mission_pages/LRO/news/turbulent-youth.html - In the first paper, lead author James Head of Brown University in Providence, R.I., describes results obtained from a detailed global topographic map of the moon created using LRO''s Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA). "Our new LRO LOLA dataset shows that the older highland impactor population can be clearly distinguished from the younger population in the lunar ''maria'' -- giant impact basins filled with solidified lava flows," says Head. "The highlands have a greater density of large craters compared to smaller ones, implying that the earlier population of impactors had a proportionally greater number of large fragments than the population that characterized later lunar history."
Meteorite impacts can radically alter the history of a planet. The moon, Mars, and Mercury all bear scars of ancient craters hundreds or even thousands of miles across. If Earth was subjected to this assault as well -- and there''s no reason to assume our planet was spared -- these enormous impacts could have disrupted the initial origin of life. Large impacts that occurred later appear to have altered life''s evolution. The approximately 110-mile-diameter, partially buried crater at Chicxulub, in the Yucatan Peninsula of Mexico, is from an impact about 65 million years ago that is now widely believed to have led or contributed to the demise of the dinosaurs and many other lifeforms.
Scientists trying to reconstruct the meteorite bombardment history of Earth face difficulty because impact craters are eroded by wind and water, or destroyed by the action of plate tectonics, the gradual movement and recycling of the Earth''s crust. However, a rich record of craters is preserved on the moon, because it has only an extremely thin atmosphere – a vacuum better than those typically used for experiments in laboratories on Earth. The moon’s surface has no liquid water and no plate tectonics. The only source of significant erosion is other impacts.
"The moon is thus analogous to a Rosetta stone for understanding the bombardment history of the Earth," said Head. "Like the Rosetta stone, the lunar record can be used to translate the ''hieroglyphics'' of the poorly preserved impact record on Earth."
Even so, previous lunar maps had different resolutions, viewing angles, and lighting conditions, which made it hard to consistently identify and count craters. Head and his team used the LOLA instrument on board LRO to build a map that highlights lunar craters with unprecedented clarity. The instrument sends laser pulses to the lunar surface, measures the time that it takes for them to reflect back to the spacecraft, and then with a very precise knowledge of the orbit of the LRO spacecraft, scientists can convert this information to a detailed topographic map of the moon, according to Head.
Objects hitting the moon can be categorized in different “impactor populations,” where each population has its own set of characteristics. Head also used the LOLA maps to determine the time when the impactor population changed. "Using the crater counts from the different impact basins and examining the populations making up the superposed craters, we can look back in time to discover when this transition in impactor populations occurred. The LRO LOLA impact crater database shows that the transition occurred about the time of the Orientale impact basin, about 3.8 billion years ago. The implication is that this change in populations occurred around the same time as the large impact basins stopped forming, and raises the question of whether or not these factors might be related. The answers to these questions have implications for the earliest history of all the planets in the inner solar system, including Earth," says Head.
In the other two Science papers, researchers describe how data from the Diviner Lunar Radiometer Experiment instrument on LRO are showing that the geologic processes that forged the lunar surface were complex as well. The data have revealed previously unseen compositional differences in the crustal highlands, and have confirmed the presence of anomalously silica-rich material in five distinct regions.
Every mineral, and therefore every rock, absorbs and emits energy with a unique spectral signature that can be measured to reveal its identity and formation mechanisms. For the first time ever, LRO''s Diviner instrument is providing scientists with global, high-resolution infrared maps of the moon, which are enabling them to make a definitive identification of silicate minerals commonly found within its crust. "Diviner is literally viewing the moon in a whole new light," says Benjamin Greenhagen of NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif., lead author of one of the Diviner Science papers.
Lunar geology can be roughly broken down into two categories – the anorthositic highlands, rich in calcium and aluminium, and the basaltic maria, which are abundant in iron and magnesium. Both of these crustal rocks are what’s deemed by geologists as ''primitive''; that is, they are the direct result of crystallization from lunar mantle material, the partially molten layer beneath the crust.
Diviner’s observations have confirmed that most lunar terrains have spectral signatures consistent with compositions that fall into these two broad categories. However they have also revealed that the lunar highlands may be less homogenous than previously thought.
In a wide range of terrains, Diviner revealed the presence of lunar soils with compositions more sodium rich than that of the typical anorthosite crust. The widespread nature of these soils reveals that there may have been variations in the chemistry and cooling rate of the magma ocean which formed the early lunar crust, or they could be the result of secondary processing of the early lunar crust.
Most impressively, in several locations around the moon, Diviner has detected the presence of highly silicic minerals such as quartz, potassium-rich, and sodium-rich feldspar - minerals that are only ever found in association with highly evolved lithologies (rocks that have undergone extensive magmatic processing).
The detection of silicic minerals at these locations is a significant finding for scientists, as they occur in areas previously shown to exhibit anomalously high abundances of the element thorium, another proxy for highly evolved lithologies.
"The silicic features we''ve found on the moon are fundamentally different from the more typical basaltic mare and anorthositic highlands," says Timothy Glotch of Stony Brook University in Stony Brook, N.Y., lead author of the second Diviner Science paper. "The fact that we see this composition in multiple geologic settings suggests that there may have been multiple processes producing these rocks."
One thing not apparent in the data is evidence for pristine lunar mantle material, which previous studies have suggested may be exposed at some places on the lunar surface. Such material, rich in iron and magnesium, would be readily detected by Diviner.
However, even in the South Pole Aitken Basin (SPA), the largest, oldest, and deepest impact crater on the moon -- deep enough to have penetrated through the crust and into the mantle -- there is no evidence of mantle material.
The implications of this are as yet unknown. Perhaps there are no such exposures of mantle material, or maybe they occur in areas too small for Diviner to detect.
However it''s likely that if the impact that formed this crater did excavate any mantle material, it has since been mixed with crustal material from later impacts inside and outside SPA. "The new Diviner data will help in selecting the appropriate landing sites for potential future robotic missions to return samples from SPA. We want to use these samples to date the SPA-forming impact and potentially study the lunar mantle, so it''s important to use Diviner data to identify areas with minimal mixing," says Greenhagen.