В субботу исполняется 50 лет со дня высадки "Аполлона-11" на Луну, когда люди впервые в истории ступили на внеземной мир. Однако спустя полвека единственный естественный спутник Земли все еще остается для нас очень незнакомым местом, а его история и геология по-прежнему вызывают недоумение - в основном потому, что мы не возвращались туда с 1972 года.
Все это может измениться в следующем десятилетии, когда НАСА и его партнеры активизируют новые усилия по возвращению, намереваясь на этот раз остаться навсегда. Благодаря новым способам сбора данных и новым методам их анализа, на некоторые из наших давних вопросов вскоре могут появиться ответы. Вот шесть самых больших научных загадок Луны, которые еще предстоит разгадать.
Происхождение Луны
"Фундаментальный вопрос о том, как сформировалась Луна и как это связано с Землей, действительно является самым важным из неизвестных", - говорит Ноа Петро, научный сотрудник Центра космических полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, и научный сотрудник проекта Lunar Reconnaissance Orbiter. "Все остальное приходит после этого".
Вы можете поблагодарить "Аполлон-11" за то, что он дал нам первое представление об этой тайне. Миссия привезла 50 фунтов лунных пород и положила начало десятилетиям исследований, направленных на изучение формирования и эволюции Луны. Я не могу преуменьшить важность возвращения первых образцов с "Аполлона-11", - говорит Петро. "Они заложили основу для нашего понимания Луны".
Ученые использовали их, чтобы прийти к самой сильной из существующих моделей: Луна возникла как океан магмы - гигантский шар расплавленной лавы на орбите Земли. Это, в свою очередь, спустя десятилетия привело к гипотезе, что Луна родилась из самой Земли, когда гигантское столкновение с объектом размером с Марс выбросило обломки на орбиту. Дальнейшие исследования породы показали, что материал, из которого образовалась Луна, также сформировал нашу планету, что еще больше подтверждает эту идею.
Это самая распространенная гипотеза происхождения Луны, но она отнюдь не идеальна. Пока нет возможности подтвердить, что Луна образовалась в результате гигантского удара, а наши представления о том, как океан магмы остыл и превратился в сухую серую породу, которую мы видим сейчас, все еще очень туманны. Около 10 лет назад мы обнаружили доказательства наличия воды на Луне, что трудно совместить с гипотезой столкновения. Для того чтобы разобраться в прошлом Луны, необходимо провести такую же работу на месте, какую мы проводили для разгадки истории Земли.
Вода на Луне
На Луне есть вода, и мы говорим не просто о небольшом количестве межзвездной H2O - мы говорим о толпах и толпах водяного льда, который может находиться прямо под поверхностью, особенно на лунных полюсах. Эта вода может быть собрана для получения новой формы топлива для космических кораблей или использована для поддержания будущей лунной колонии.
Как туда попал весь этот водяной лед? Пока никто толком не знает. Теории варьируются от реакций газовыделения, которые выталкивали воду, находящуюся в недрах, на поверхность, до ударов метеоритов и кометных бомбардировок, которые доставляли воду из космоса, до химических взаимодействий, катализируемых солнечным ветром. "Мы просто не знаем", - говорит Петро. "И мы, конечно, хотели бы это выяснить".
Лунные зыби
На Луне довольно часто происходят землетрясения - иначе называемые лунотрясениями. Сейсмометры, установленные на поверхности Луны во времена "Аполлона", измеряли эти толчки с 1969 по 1977 год. Эти данные показали, что Луна является активным телом, а не черствой безжизненной скалой, как многие думают.
Мы уже знаем о нескольких явлениях, вызывающих эти землетрясения, таких как тепловое расширение, приливное напряжение, вызванное гравитацией Земли, и удары метеоритов. Но при таком ограниченном количестве данных мы не совсем уверены в том, как работают эти процессы и как именно ведут себя землетрясения. Более того, есть и другие, более мелкие лунотрясения без видимых причин, которые, похоже, происходят недавно, чем остальные. Петро считает, что глобальная сейсмическая сеть, установленная вокруг Луны, была бы чрезвычайно полезна для понимания пусковых механизмов, стоящих за всей этой тектонической активностью. Такая сеть могла бы точно определить, когда произошли эти события, откуда они возникли и какое влияние они оказывают на остальную часть Луны. Данных 50-летней давности, которыми мы пользуемся сейчас, недостаточно для того, чтобы дать нам хорошие ответы".
Приливная блокировка
Есть причина, по которой мы видим только одну сторону Луны. Она приливно-отливная, то есть только одна ее сторона обращена к Земле. Это не редкость для лун в нашей Солнечной системе, но до сих пор неясно, когда именно это происходит, какие условия способствуют этому и как это происходит. По мнению Петро, эта загадка приливной блокировки возвращает его к вопросу о происхождении Луны и о том, что происходило на ранних этапах лунной истории. Это еще один кусочек головоломки длиной в 4 миллиарда лет.
Эта загадка относится не только к Луне. Поскольку мы продолжаем находить все больше планет и лун за пределами нашей Солнечной системы, важно выяснить, какие факторы способствуют возникновению таких свойств, как приливная блокировка, и решить, действительно ли потенциально пригодные для жизни миры, такие как экзопланеты TRAPPIST-1, пригодны для жизни.
Аномалия Южный полюс - Айткенский бассейн
Одна из загадок, возникшая совсем недавно, связана с открытием того, что под южным полюсом Луны, под самым большим ударным кратером, когда-либо образовавшимся во всей Солнечной системе, скрывается нечто массивное. Ученые понятия не имеют, что это может быть, но оно определенно достаточно велико, чтобы повлиять на гравитационную силу, создаваемую массой Луны.
Согласно преобладающим теориям, это какое-то тяжелое металлическое тело от снаряда, упавшего на поверхность давным-давно, но это далеко не точно. К тому же трудно понять, что эта масса делает под землей: Мы знаем, что внутренняя часть Луны все еще активна в некоторой степени (например, лунотрясения), и тепло должно было заставить эту массу двигаться, а не оставаться в ловушке, как Хан Соло в карбоните.
"Это поднимает вопросы, на которые мы пока не можем ответить", - говорит Петро. "Я уже несколько лет работаю над тем, чтобы собрать миссию для изучения бассейна Айткен и взятия проб, чтобы изучить его непосредственно. Просто знать его возраст было бы отличным началом".
Вулканы на Луне
В наши дни мы не видим извержения вулканов на Луне. Но исследования показывают, что лунные вулканы были активны в течение последних 100 миллионов лет, а в масштабах космоса это могло произойти и на прошлой неделе. Проблема в том, что мы недостаточно знаем о вулканизме на Луне, чтобы определить, какой была эта активность на самом деле и как она повлияла на геологию Луны. Различные лунные породы и наблюдения, основанные на снимках орбитальных аппаратов, дают основания для различных попыток объяснить эту историю. Некоторые поверхности кажутся более молодыми, чем другие, и мы не знаем почему. Все это сводится к необходимости получения свежих лунных образцов.
Последствия выходят за рамки простого изучения Луны. Петро предполагает, что если мы сможем точно определить, насколько молода поверхность Луны, мы сможем использовать эти знания для прогнозирования возраста поверхности других небесных тел, от Меркурия до MU69. В свою очередь, это может дать нам лучшее понимание истории Солнечной системы. Луна - это всего лишь маленький шаг на пути к гигантскому скачку в разгадке происхождения всего, что мы знаем.