Цивилизация
В 2013 году китайская автоматическая межпланетная станция «Чанъэ-3» совершила посадку в северной части Моря Дождей — третьего по величине лунного моря, хорошо видимого с Земли. Море Дождей было образовано в результате затопления лавой большого ударного кратера примерно 3,85 млрд лет назад.
«Это очень удачное место для приземления», — говорит Брэдли Л. Джоллифф, профессор Вашингтонского университета в Сент-Луисе, принимавший участие в анализе образцов лунного грунта.
Посадочный модуль с первым китайским луноходом «Юйту», что в переводе означает «Нефритовый заяц», приземлился на гладком плато из застывших базальтовых пород недалеко от относительно молодого ударного кратера Цзы Вэй, названного в честь древнекитайского астронома, жившего в V веке до н.э.
После окончания американской программы «Аполлон» исследование Луны проводилось в основном орбитальными аппаратами. Однако орбитальные сенсоры в основном детектируют реголит, покрывающий поверхность Луны. Реголит плохо пригоден для научных исследований, поскольку он представляет собой неоднородную смесь различных пород.
«Чанъэ-3» сел в области достаточно молодых базальтовых пород, где слой реголита очень тонок и не смешан с породами из других областей. Таким образом, состав реголита в этой области схож с составом основных покрытых им вулканических пород. Это делает место посадки модуля идеальным для сбора информации о лунных породах в процессе формирования, чтобы затем сравнить ее с данными орбитальных аппаратов.
По словам профессора Джоллиффа, собранные образцы станут опорными данными для орбитальных спутников. Наблюдая похожие на опорный образец данные с орбитальных аппаратов в других точках Луны, можно будет сделать вывод, что такие области имеют схожие базальтовые породы.
Базальтовые породы в месте посадки «Чанъэ-3» отличаются от образцов, собранных миссиями «Аполлон» и «Луна». Разница в составе образцов говорит о том, что верхняя мантия Луны намного менее однородна по своему составу, чем земная. Сопоставляя химический состав пород с их возрастом, ученые могут проследить эволюцию вулканической активности Луны.
Результаты исследований ученых опубликованы в журнале Nature Communications. В работе принимали участие ученые из Шаньдунского университета в Вэйхае (Китай) и Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США).
Считается, что Луна образовалась в результате столкновения с Землей небесного тела размером с Марс около 4,5 млрд лет назад. Первоначально она была жидкой, затем в процессе охлаждения у Луны образовались кора, мантия и ядро. Однако выделение тепла в результате распада радиоактивных элементов внутри Луны растопило часть мантии, которая стала извергаться на поверхность. Это произошло около 500 млн лет назад после начала формирования Луны. В результате на лунной поверхности образовались кратеры и бассейны, называемые морями. Большинство морей находится на видимой с Земли стороне Луны.
Ранее американская миссия «Аполлон» (1969–1972) и советская программа «Луна» (1970–1976) собрали базальтовые породы, относящиеся к периоду высокой вулканической активности Луны (3–4 млрд лет назад). Образцы, собранные луноходом «Юйту» в Море Дождей, включают более молодые породы (3 млрд лет и моложе).
Доставленные миссиями «Аполлон» и «Луна» породы имели либо высокое, либо малое содержание титана. Среди них не было образцов со средним содержанием титана.
При этом данные рентгеновской и инфракрасной спектроскопии, полученные с борта лунохода «Юйту», говорят о том, что базальтовые породы в месте посадки китайской миссии «Чанъэ-3» имеют среднее содержание титана и богаты железом.
Титан является хорошим источником информации о вулканической активности Луны. Его содержание в образцах варьируется очень существенно — от 1 до 15 массовых процентов. Эта вариация состава базальтовых пород отражает существенные различия состава лавы различных лунных вулканов.
В процессе формирования Луны базальтовая магма кристаллизовалась в минералы определенного типа. На ранних стадиях это были магниевые и богатые железом минералы оливин и пироксен. В процессе кристаллизации из океана магмы образовались мантия и кора Луны. Титан входит в состав ильменита — минерала, формировавшегося на поздних стадиях отвердения лунных пород. Таким образом, ильменит оказался в глубинах мантии, сформировав там области, богатые титаном.
По словам ученых, неоднородность распределения титана на поверхности Луны свидетельствует о том, что мантия Луны не была однородной. Вероятно, в период, когда на Луне существовал океан магмы, имели место процессы, которые повлияли на формирование мантии.
В то же время данные с орбитальных аппаратов указывают на то, что породы в области посадки «Чанъэ-3» так же богаты оливином, как и титаном.
Один из авторов работы — Алиан Ван — считает такой результат очень странным, поскольку оливин кристаллизуется на более ранних стадиях, чем богатый титаном ильменит, и они обычно не встречаются в одних породах. Ученый считает, что эти два минерала могли смешаться на конечных стадиях кристаллизации океана магмы.
В любом случае эти новые исследования показывают, что лунные породы гораздо более неоднородны, чем считалось ранее на основании данных «Аполлона» и «Луны».
Модуль «Чанъэ-3» осуществил второй этап китайской лунной программы лишь частично из-за возникших технических проблем. «Юйту» окончательно уснул 22 февраля 2014 года. Ранее Китай успешно запустил два лунных модуля для составления топологической карты поверхности Луны и вывел их на окололунную орбиту. Следующий, третий этап — доставку лунного грунта на Землю — планируется осуществить в 2017 году.