Книга: Космос

Луна — «музей истории космических катастроф»

<<< Назад
Вперед >>>

Луна — «музей истории космических катастроф»

Кратеры на Луне известны со времён Галилея. Луна по космическим меркам совсем рядом с нами. Можно сказать, что система Земля — Луна движется по орбите вокруг Солнца. При этом Земля должна была бы испытывать более разрушительную бомбардировку, чем Луна, так как обладает в шесть раз большей силой притяжения.

Однако кратеры, образовавшиеся на земном шаре, сравнительно быстро разрушались под действием землетрясений, воды, воздуха и живых организмов. А Луна, лишённая атмосферы и водной оболочки, на сотни миллионов лет «консервирует» следы былых катастроф. Конечно, из-за резких температурных колебаний, достигающих почти 300°, и метеоритной эрозии рельеф постепенно выравнивается. Но этот процесс течёт крайне медленно. По данным специалистов, на Луне кратеры живут, т.е. остаются видимыми, в 100 000 (!) раз дольше, чем на Земле. Поистине Луну можно назвать «музеем древностей». Там видны тысячи кратеров («кратер» по-гречески — «чаша») поперечником до 300 километров! Какой же катастрофической силы достигали взрывы, которые «вырыли» чаши такого диаметра! Какова их природа?

Еще в середине прошлого века астрономы, геологи, геофизики вели жаркие споры. Большинство геологов утверждали, что лунные кратеры образовались в результате внутренней активности: из недр на подплавленную поверхность вырывался газ, вздымая огромные пузыри. Они лопались и застывали, образуя кратеры.

Многие астрономы с помощью строгих математических расчётов доказывали, что почти все и прежде всего крупные кратеры — следы метеоритных ударов. Отметим, что основы взрывной теории разработали ив 1947 г. опубликовали в статье «О разрушительном действии метеоритных ударов» советские учёные В.В. Федынский и К.П. Станюкович. Они же впервые предсказали существование метеоритных кратеров на Марсе, Меркурии, спутниках планет и астероидах. Позднее американские исследователи сравнили структуру лунных метеоритных кратеров с воронками от снарядов и авиационных бомб.

Сторонники вулканической гипотезы возражали: взрываться могут и некоторые типы вулканов на определённом этапе их развития. В результате 5 этого образуются кальдеры, похожие на лунные кратеры. Однако известно, что взрывные кальдеры составляют лишь малую долю от всех земных вулканов. Обычно вулканические кратеры — небольшие воронки на вершинах вулканических гор. Значит, если бы на Луне кратеры действительно имели вулканическое происхождение, там бы было гораздо больше вулканических конусов. На самом деле их относительно немного. Более того, соотношения диаметр/глубина у вулканических кальдер иное, чем у метеоритных кратеров.

С наступлением эры космических полётов Луна была исследована с близкого расстояния с помощью десятков космических аппаратов.

Сегодня и астрономы, и геологи считают твердо установленным: абсолютное большинство кратеров на Луне — результат космической бомбардировки. Вместе с тем в ряде случаев взрывы от ударов метеоритных тел вызывали проявление вулканической активности. Есть на Луне и обычные вулканы, подобные земным.

Лунные кратеры привычно называют метеоритными. Всегда ли оправдано такое название? Даже если иметь в виду, что размер «ударника» в 15–20 раз меньше порождённого им кратера, то диаметр космических «бомб» должен достигать многих километров. Такие размеры имеют не метеориты, а астероиды и наиболее крупные ядра комет. Именно эти небесные тела становились виновниками наиболее масштабных катастроф в лунном мире.


Три кратера на Луне: Беббидж, Саут и Робинсон. Астрофотография 2011 г. 


В центре фотографии обратная сторона Луны, а слева — участок видимой стороны нашего спутника. Отчётливо видны различия их рельефа

Светлые материковые области Луны буквально усеяны кратерами разных размеров, а главным фактором разрушения древних кратеров является их дальнейшая космическая бомбардировка с образованием новых, как правило, более мелких молодых кратеров.

Иначе выглядят лунные равнины — так называемые моря и Океан Бурь. Здесь наиболее крупные кратеры отсутствуют вообще, а других — немного. Причем они хорошо сохранились. Чем объясняются такие различия? Исследование лунных образцов подтвердило, что материковые области имеют возраст около k миллиардов лет, а тёмные равнины — это лавовые поля, излившиеся «всего» около 3 млрд. лет тому назад.


Лунный ударный кратер № 308 (диаметр ? 30 км)


Изображение составлено из снимков со станции «Галилео» и напоминает полную Луну, наблюдаемую в телескоп

Значит, в начальный период существования Солнечной системы поверхность Луны (как и Земли) подвергалась более интенсивной бомбардировке так называемыми планетезималями — «строительным материалом» планет и их спутников. В дальнейшем количество планетезималей сократилось: они разрушались в результате столкновений друг с другом, «вычерпывались» планетами и спутниками, выбрасывались гравитацией планет и Солнца на окраины Солнечной системы. Столкновения происходили гораздо реже, а падающие объекты в среднем были меньшей величины. Даже самые большие из них не достигали 100 км в поперечнике.

Большинство молодых, но достаточно крупных кратеров, таких как Коперник, Кеплер, Тихо, окружает нимб радиально расходящихся от них светлых лучей. Их природа до сих пор окончательно не выяснена. Эти лучи, простирающиеся порой на тысячи километров, представляют собой струи вещества, выброшенного взрывом из кратеров. Оптические свойства вещества лучей таковы, что они становятся видны лишь вблизи полнолуния. Когда же солнечные лучи падают косо и все другие формы рельефа благодаря контрастным теням резко выделяются, лучи как бы вовсе исчезают. Следовательно, они практически не возвышаются над окружающей поверхностью. Почти все кратеры с системой светлых лучей расположены в Океане Бурь или в лунных морях.

А сами лунные моря… Каково их происхождение?

Еще в конце XIX в. американский геолог Г. Гилберт вопреки мнению своих коллег не только отстаивал метеоритно-взрывную природу лунных кратеров, но высказал предположение о подобном «спусковом механизме» образования лунных морей. Учёный первым обратил внимание на трещины и выбросы, радиально расходящиеся на сотни километров от Моря Дождей, и связал их происхождения с катастрофой в Море Дождей. В отсутствии атмосферы лунная поверхность принимает на себя удар тела, летящего с космической скоростью. В момент столкновения основная часть энергии движения превращается в тепловую. В результате наряду с механическими разрушениями должен происходить разогрев и плавление участков лунной коры. В середине XX в. ученные развили и математически обосновали идеи Гилберта. Они пришли к выводу, что Море Дождей возникло от столкновения с астероидом поперечником около 200 км и массой 1022 г! 7 Энергия удара этого огромного астероида оценена исследователями в 1026 Дж. Этого было достаточно, чтобы вызвать глобальные последствия. Область нынешнего Моря Дождей опустилась на три километра. Взрывом были выброшены огромные обломки лунной коры, которые, разлетевшись в стороны, прорыли борозды длиной в сотни километров. Катастрофа произошла на раннем этапе существования нашего естественного спутника. В то время значительные области лунной коры были расплавлены и потому твердый покров, окружающий район катастрофы, не выдержал тяжести выброшенных масс, опустился и был затоплен поднявшейся к поверхности лавой. По поверхности Луны от места удара концентрическими кругами пошли вздыматься огромные волны, застывшие следы которых прослеживаются в рельефе значительной части Луны. Подобная катастрофа, но меньшего масштаба, привела к возникновению Моря Восточного. Его вид ещё явственнее несёт на себе следы описанного выше катастрофического механизма. Аналогична картина образования Моря Кризисов и других обширных впадин округлой формы. Излившиеся значительно позднее (возможно, спустя миллиард лет) лавовые массы заполнили дно образовавшихся впадин и низменностей. Так возникли базальтовые равнины Океана Бурь, Моря Облаков, Моря Ясности и других морей.


Цепочка крупных кратеров: Птолемей, Альфонс, Арзахель — расположена вдоль центрального меридиана видимого полушария Луны 

Долгое время учёные не могли понять, как на поверхности Луны и некоторых других небесных тел появились цепочки кратеров. Посмотрите на космический снимок района трёх лунных кратеров — Птолемей, Альфонс, Арзахель. Обратите внимание на лежащую слева от Птолемея, внутри кратера Деви, цепочку небольших кратеров. Она длиной около 50 км и тянется от средней части кратера вправо. Что за скорострельная космическая пушка здесь поработала? Высказывалось предположение, что это цепь вулканов, возникших вдоль разломов горных пород. Но вулканические кратеры обычно венчают вершины конусов изверженных пород. А кратерные цепочки — углубления на относительно ровной поверхности. Сейчас учёные убеждены, что такой ряд кратеров образован в результате падения на Луну фрагментов кометы, развалившейся подобно комете Шумейкера-Леви.

* * * 

Катастрофа в космосе, которую видели ученые

23 марта 1992 г. американские астрономы супруги Кэролайн и Юджин Шумейкеры и Дэвид Леви открыли новую комету. Комета была девятой на счету учёных, но именно она сделала их всемирно знаменитыми.

Во-первых, открытый объект представлял собой своеобразный кометный поезд, состоящий из двух десятков небесных тел, движущихся друг за другом почти по одной орбите. Высокоточные наблюдения и расчёты позволили установить, что почти за год до открытия, в июле 1992 г., комета прошла всего в 100 тыс. км от центра Юпитера. Когда комета или другое малое тело, снижаясь, пересекает некую воображаемую сферу, называемую пределом Роша, то приливные силы разрывают его на куски. Это и произошло с кометой Шумейкера-Леви-9: она была разорвана на части приливными силами гиганта Юпитера.

Однако настоящий сюрприз кометы Шумейкера-Леви заключался в другом. Предвычисление орбиты показало, что в июле 1994 г. при повторном сближении с Юпитером комета неизбежно должна с ним столкнуться.

Прежде учёные могли изучать лишь следы древних космических катастроф, а теперь, впервые в истории земной цивилизации им предстояло стать свидетелями грандиозного природного катаклизма космического масштаба. Ученые, конечно, понимали, что Юпитер не будет разрушен и не изменит заметно своей орбиты: фрагменты кометы имели размеры от одного до нескольких километров, а диаметр Юпитера приблизительно равен 142 000 километров. И все же…

Время «встречи» приближалось, обсерватории всего мира напряжённо готовились зарегистрировать и исследовать уникальное явление. В России и странах СНГ была разработана и осуществлялась международная программа исследований «Апокалипсис». Ради этого события был специально перенастроен космический телескоп «Хаббл»; дополнительные команды были выданы американской межпланетной станции «Галилео».

23 июля 1994 г. внимание всего мира приковано к Юпитеру, в атмосферу которого с космической скоростью «врезается» два десятка частей распавшегося ядра кометы Шумейкера-Леви-9.

Как и рассчитывали астрономы, участки Юпитера, подвергшиеся бомбардировке, в момент столкновения находились на невидимой с Земли стороне планеты. Но события были столь грандиозны, что их можно было наблюдать и спустя считанные десятки минут, когда благодаря быстрому суточному вращению Юпитера «пострадавшие» области появились из-за горизонта.

Скорость встречи достигала 60 км/с. Неудивительно, что, нагреваясь от трения в плотных слоях атмосферы Юпитера, фрагменты кометы взрывались, взметая грибообразные выступы газа высотой до 3000 км. Падение самого крупного, седьмого по счёту осколка кометы, вызвало взрыв, в результате которого на Юпитере появилось новое пятно размером с земной шар! Его можно было видеть ещё несколько дней.

Так завершилась история существования кометы Шумейкера-Леви-9, позволившая ученым разгадать природу цепочек кратеров на Луне и на других небесных телах. По оценке специалистов общая энергия, выделившаяся при взрывах, составляет 1021-1023 Дж или 105–107 мегатонн тротилового эквивалента. Попробуйте вообразить, что стало бы с нашей планетой и земной цивилизацией после подобной бомбардировки.


Столкновение кометы Шумейкера — Леви с Юпитером

<<< Назад
Вперед >>>

Генерация: 1.609. Запросов К БД/Cache: 3 / 1
Вверх Вниз