Наблюдение лунных кратеров

Кратеры на Луне и причина их образования

А теперь вернемся к самой теории возникновения этого небесного тела. Официальная версия, если можно так выразиться, гласит о том, что Луна образовалась в результате столкновения спутника с поверхностью Земли. Потом она как бы отскочила обратно в космос и там зависла, зафиксированная притяжением планеты. Возможно, что-то подобное действительно происходило, но, скорее всего, объект, который врезался в Землю, был полностью разрушен. От удара поднялось огромное количество пыли, скорость движения которой была настолько высока, что она вышла на орбиту планеты. Постепенно этот материал спрессовывался друг с другом, и в конечном варианте сформировал спутник.

Это объясняет то, как действительно были образованы кратеры на Луне, на той ее части, которая повернута к нашей планете. Так, сначала пыль сформировала небольшие объекты, которые постепенно сталкивались друг с другом и соединялись, становились все больше и больше. Со временем была создана некая основа самого большого размера из всех возможных в такой ситуации. Уже в нее летающее на орбите огромное количество других, более мелких частиц и начало врезаться, реагируя на образовавшуюся силу притяжения. Естественно, среди таких элементов были и настолько большие, которые создали известные нам сейчас кратеры.

Кратеры на Луне и причина их образования

Луна — небесное тело, лишенное жизни и не имеющее атмосферы. Видимыми деталями его рельефа являются т. н. моря и океаны — сухие обширные низины, покрытые застывшей лавой. Возвышенности, расположенные между ними, называются материками. При ближайшем рассмотрении обнаруживается, что вся поверхность лунных морей и материков усеяна кратерными образованиями.

Причины их возникновения описываются двумя теориями:

  1. Метеоритной.
  2. Вулканической.

Из-за отсутствия на Луне атмосферы, воды и активных геологических процессов даже самые древние ЛК не подверглись каким-либо изменениям за весь период своего существования. Они пребывают в том же состоянии, что и в первое время после своего возникновения.

Происхождение лунных кратеровПроисхождение лунных кратеровПроисхождение лунных кратеровПроисхождение лунных кратеров

Ударная теория

Была выдвинута в 1824 г. Францем фон Груйтуйзеном, предположившим, что причиной формирования ЛК является бомбардировка поверхности Луны разными объектами из космоса.

Это могли быть:

  • астероиды;
  • метеориты;
  • кометы.

Долгое время эта теория подвергалась сомнению. Считалось, что следы от упавших под косым углом на Луну космических тел должны иметь эллиптическую форму, тогда как все кратеры в основном круглые.

В начале XX в. ученый из Новой Зеландии А. Джиффорд доказал, что объекты, двигающиеся с космической скоростью, при столкновении с твердой поверхностью по большей части испаряются, а угол их падения не влияет на форму углубления, образовавшегося от удара.

Согласно представлениям, принятым в астрономии сейчас, большинство ЛК относится к ударному типу.

Морфологические признаки кратеров

После визуального анализа множества снимков, сделанных при помощи мощных телескопов и космических аппаратов, было выделено 9 морфологических признаков ЛК. По каждому из них кратеру присваивается цифровой или буквенный индекс.

Перечень признаков:

  1. Четкость очертаний вала, зависящая от степени его сохранности.
  2. Особенности строения внутренних склонов — наличие террас и/или обрушений на них.
  3. Характер и размеры внешнего вала.
  4. Наличие образований на дне.
  5. Наличие цепочек и радиальных трещин.
  6. Характер донной поверхности.
  7. Присутствие на дне лавы.
  8. Наличие и протяженность лучевых систем.
  9. Вид подстилающей поверхности — море, материк или переходная зона.

Вал ЛК может быть четко выраженным или неясным, как сохранившим свою целостность, так и полностью разрушенным. Стены кратерной чаши иногда имеют ровную поверхность, но чаще разграничены одним или несколькими уступами.

Нередко на них образуются небольшие или обширные зоны обрушений, а также цепочки и трещины разной протяженности.

Загадка кратеров. Самая необъяснимая тайна Луны.Загадка кратеров. Самая необъяснимая тайна Луны.Загадка кратеров. Самая необъяснимая тайна Луны.Загадка кратеров. Самая необъяснимая тайна Луны.

Встречаются ЛК с гладким или неровным дном. На нем могут находиться один пик, расположенный в центре, или множественные горки и хребты, разбросанные по всей площади.

Иногда на дне обнаруживаются вкрапления застывшей лавы, но бывает, что донная поверхность покрыта ею полностью. Лучевые системы, окружающие ЛК, могут распространяться на многие километры во все стороны от центра кратера.

Определение морфологических признаков ЛК, расположенных на обратной стороне естественного спутника Земли, затрудняется качеством полученных снимков и сильной затененностью областей, прилегающих к терминатору — линии светораздела между освещенной и темной частью Луны.

Изучение Луны

Ученые постоянно наблюдают за естественным спутником Земли. На данный момент известно, что на Луне есть около 30 кратеров диаметром более 200 километров. Впервые о возможности наличии в них воды стало известно в 1976 году, в ходе изучения данных, собранных советской межпланетной станцией «Луна-24». В те времена признаки наличия воды на Луне были найдены в доставленных на Землю образцах лунного грунта. Но сегодня ученым доступны более изощренные технологии. Благодаря им, поиском воды на отдаленных от нашей планеты космических объектах можно заниматься, даже не посещая их.

Межпланетная станция «Луна-24»

С мая 2010 года, на высоте 13 километров от поверхности земли, время от времени летает стратосферная обсерватория SOFIA. По своей сути, это телескоп, который установлен на борт самолета Boeing 747. Летательный аппарат набирает достаточную высоту, чтобы получать такие же точные данные о космических объектах, как и находящиеся на земной орбите телескопы. Установленное вместе с телескопом оборудование предназначено для слежение за рождением и гибелью звезд, формированием звездных систем и изучения космических объектов внутри Солнечной системы.

Стратосферная обсерватория SOFIA — совместный проект США и Германии

Обнаружить воду на Луне помогла технология инфракрасной спектроскопии. Под этим термином подразумевается пропускание инфракрасного излучения через различные вещества. Когда излучение проходит через них, молекулы и их отдельные фрагменты начинают совершать колебательные движения. Изучив эти изменения, ученые могут распознать, через какое именно прошли лучи. В августе 2018 года стратосферная обсерватория SOFIA сканировала солнечную сторону Луны и в ходе этого процесса ученые обнаружили явные признаки наличия воды.

Влияние Луны на Землю

Влияния положения Луны на приливы

Влияние сил гравитации Луны приводит к возникновению морских приливов и отливов. Две третьих нашей планеты покрыто Мировым океаном. Под воздействием силы притяжения спутника, его поверхность с двух сторон Земли поднимается – прилив, с двух других опускается – отлив.
За сутки приливная волна полностью обегает Земной шар, дважды вызывая приливы и отливы. Самая большая высота подъёма воды, порождаемая силой притяжения Луны, достигает 18 метров. Происходит это в бухте Фанди, на побережье Канады. Интересно, что в России подобное явление малозаметно. Побережья Балтийского, Чёрного, Каспийского морей отдалены от океана, а сами акватории очень замкнуты.

«Ударная» теория

Итак, вернемся к теориям о том, что является причиной образования кратеров на Луне. Самая распространенная и достоверная из них подразумевает, что в далекие времена на поверхность нашего спутника падали огромные метеориты. В целом, судя по различным данным, это действительно было именно так, однако тут встает другой вопрос. Если такое происходило, то как настолько большие метеориты облетали нашу планету и врезались целенаправленно именно в спутник? То есть если бы шел разговор о той стороне небесного тела, которая направлена в космос, то все было бы понятно. А вот с повернутой к планете частью получается, что бомбардировка спутника шла напрямую с поверхности Земли, чего по официальной истории быть просто не могло.

Наблюдение за Луной

Наблюдение за Луной

Луна, по космическим меркам, расположена совсем рядом. Поэтому, любой желающий заняться астрономией, может начать с изучения нашей ближайшей небесной спутницы. Знакомство с ней можно проводить невооружённым глазом. Но лучше приобрести бинокль или доступный телескоп.
Проблемы, конечно будут. Чтобы их избежать, лучше заранее принять меры:

  • Обзавестись лунными картами, для знакомства с названиями и местами расположения объектов.
  • Выбрать оптимальное место для наблюдений. Особенно много неприятностей начинающим астрономам доставляет уличное освещение ночных городов.
  • Учесть погодные факторы. Дождь и снег, облака и туман не позволят заниматься любимым делом.
  • Изучить цикл движения Луны по орбите, с учётом географических координат территории своего пребывания.
  • Приобретая опыт, появятся умение и навыки. Настойчивость внимательного наблюдателя непременно будет награждена открытиями, сопровождающимися приятными впечатлениями.

Почему кратеры на Луне круглые?

Вопрос, разделивший научную общественность на два лагеря. Что же послужило причиной возникновения множества «круглых отметин» на поверхности Луны? Вулканическая деятельность или удары метеоритов?

Ударный кратер — углубление, появившееся на поверхности космического тела в результате падения другого тела меньшего размера

Приверженцы первой гипотезы в качестве аргумента приводили форму кратера, представляющую собой круг. Мотивируя тем, что при падении должен возникать эллипс. Их доводы были опровергнуты, моделирующим процесс описанием физика из Новой Зеландии Чарльза Джиффорда. На помощь ему, с дальнейшим теоретическим обоснованием описанного явления, пришёл юный студент из СССР Кирилл Станюкович. Закономерно, что впоследствии он становится видным учёным, академиком – создателем «Взрывной теории».

Точку поставили исследования, проведённые с помощью космических аппаратов на Луне и других ближайших планетах. «Виновниками» огромного количества круговых отметин на поверхности нашей спутницы являются метеориты.

Что такое лунные кратеры и как они появились

Кратеры обычно появляются в результате падения крупного метеорита на поверхность. При ударе высвобождается огромное количество энергии и происходит выброс больших масс породы во все стороны, порой на очень большие расстояния. Чем массивнее упавшее тело, тем больше и глубже получается кратер. Кратеры, получившиеся в результате падения метеорита, называются ударными. Это основная причина образования кратеров на Луне.

На Земле тоже есть кратеры – их насчитывается около 190 штук. На Луне только крупных, имеющих поперечник более 20 км, насчитывается 5185 штук, а если посчитать и все мелкие, то их окажется несколько миллионов. Почему такая разница?

Лунные кратеры на одном из участков поверхности.

Дело в том, что Земля имеет довольно плотную атмосферу, в которой сгорают или разрушаются многие метеориты, не достигая поверхности. Мелкие обломки, всё-таки упавшие, оставляют слабые следы. Кроме того, на Земле большая часть поверхности покрыта водой, а всё, что попало в океан, то «как в воду кануло», и следов тоже не осталось.

Другая причина, почему на Земле мало кратеров – та же атмосфера, но другим боком. Это влияние погоды. Каким бы большим ни был кратер, со временем он разрушается под влиянием ветра, воды и температурных изменений. Склоны его выветриваются, осыпаются и выравниваются, а сам он может быть залит водой, лавой, или засыпан, к примеру, песком. Поэтому на Земле известно лишь 190 кратеров, да и те самые крупные, которые не успели исчезнуть. Самый большой земной кратер – Вредефорт, диаметром около 300 км, расположенный в ЮАР. В России в Якутии есть кратер Попигай, диаметром в 100 км, который занимает 4-е место по размеру в мире.

Самый большой кратер на Земле — Вредефорт в ЮАР, диаметр 300 км.

Но вернёмся к лунным кратерам. Их там очень много по той простой причине, что там нет атмосферы, способной их разрушить, нет воды, нет землетрясений и извержений вулканов. Поэтому мы можем совершенно четко видеть кратеры, которые образовались миллиарды лет назад, а за это время их накопилось очень много. На Земле лишь несколько самых больших кратеров имеют возраст более 2 миллиардов лет, у всех остальных он составляет всего лишь несколько десятков миллионов лет, а то и меньше. Небольшие, даже довольно свежие, быстро исчезают.

Поэтому, наблюдая лунные кратеры, мы видим всю историю бомбардировки Луны метеоритами на протяжении практически всей её истории, а это порядка 5 миллиардов лет. Там давно ничего не менялось, и лишь иногда появлялись новые кратеры. Ими так густо усеяна лунная поверхность, что мелкие кратеры можно видеть внутри более крупных, и на их склонах. Поговорка «снаряд два раза в одну воронку не падает» для Луны не действует. Там во многие воронки угодил не один метеоритный снаряд.

Кратеры на Луне

По данным научного издания Live Science, для подсчета кратеров исследователи использовали самую большую базу данных о Луне. Многочисленные фотографии поверхности Луны были сделаны в рамках китайских космических миссий. Группа ученых во главе с Ченом Яном (Chen Yang) сначала обучила нейронную сеть находить кратеры на фотографиях, где углубления были отмечены заранее. После этого компьютер примерно знал, как именно кратеры выглядят на фотографиях. Соответственно, искусственный интеллект смог справиться с поиском кратеров на совершенно новых фотографиях.

В большинстве своем, лунные кратеры выглядят так

Подсчет кратеров на Луне вручную занял бы у людей огромное количество времени. К тому же, углубления на поверхности Луны очень разные и мы попросту не может уловить все особенности изображения и быстро определить, кратер это или нет. Но компьютер справился с этой задачей быстро и с высокой точностью. Всего ему удалось распознать 109 956 новых кратеров. Если учесть, что ранее ученым и так были известны тысячи оставленных метеоритами углублений, количество кратеров на Луне должно составить около 110 тысяч штук.

Смогли бы вы вручную подсчитать количество таких углублений на Луне площадью 58 миллионам квадратных километров? Вряд ли

Исследователи сообщили, что в большинстве своем, лунные кратеры небольшие по размерам. Но по земным меркам это настоящие гиганты, потому что диаметр некоторых из них составляет от 1 до 100 километров. Искусственный интеллект также нашел несколько 550-километровых кратеров, но изначально они явно были поменьше. Дело в том, что они имеют неправильную форму и явно увеличились из-за обвалов и других процессов. Исходя из размеров и глубины, ученые смогли определить возраст некоторых кратеров. Среди них были те, кто образовался около 4 миллиардов лет назад. То есть, во время образования Земли на Луне уже образовывались кратеры. Впрочем, в те далекие времена падением метеоритов было обычным явлением и на Земле.

Почему Луна так называется?

Корни происхождения названия земной «попутчицы» различные:

  • В древнеславянском языке оно означало «светлая».
  • Возможно латинское происхождение, заимствованное из языка древних евреев. Там слово «Луна» означало «ночлег».

Исторически сложилось так, что наша небесная спутница не имеет красивого мифологического названия. Оно чисто научное. Луны (с маленькой буквы, во множественном числе) – это один из видов космических тел. Ближайшее к нам получило имя собственное с заглавной буквы.

Это порождает некоторую путаницу, неразбериху. Приводит к появлению анекдотов. Некоторые предлагают переименовать её. Но пока этого не происходит. Видимо, название прижилось.

Крупнейшие бассейны

Результаты исследований в рамках миссии «Грааль» позволили Милькович и ее коллегам определить толщину коры всей Луны вообще. Что из этого следует? Команда не только смогла исследовать «морфологию подземного строения крупных кратеров и бассейнов», а также «измерить их размеры однозначно впервые».

Исследователи обнаружили, что в то время как оба полушария Луны обладают 12 кратерами в регионах уменьшения толщины коры в 200 километров диаметром, ближайшие кратеры однозначно крупнее. Ученые представили свою работу в последнем номере Science.

Хотя восемь бассейнов на ближней стороне обладают диаметром 320 километров, только один кратер такого размера обнаружен на дальней стороне. Моделирование показало, что разница в размерах не должна превышать 1-2 процента. Откуда же такое несоответствие?

Около 4 миллиардов лет назад непропорционально большое число астероидов прокатилось по Солнечной системе, столкнувшись с Меркурием, Венерой, Землей и Марсом. Позднее его назвали «поздняя тяжелая бомбардировка». Серьезно. Луна получила серьезный удар. Настолько серьезный, что поздняя тяжелая бомбардировка для Луны стала лунным катаклизмом.

Милькович и ее команда утверждают, что вулканическая активность, которая возникла в период этого катаклизма, привела к тому, что верхняя мантия на ближайшей к нам стороне Луны стала теплее, чем на обратной. Нагрев привел к тому, что геология Луны стала более восприимчивой к расширению после удара астероида. Холодная сторона луны после столкновения с астероидом и возникновения кратера коллапсировала, «в результате чего диаметр утонченной коры был меньше, чем диаметр переходного кратера».

Исследования такого типа могут помочь ученым нарисовать четкую картину истории Луны, а также рассказать многое об эволюции Солнечной системы в целом. В частности, ученых интересуют загадки Титана и Цереры. Команда Милькович утверждает, что поскольку температура ближней части Луны не представляет температуру Луны в целом, истинные масштабы поздней тяжелой бомбардировки были преувеличены. Кроме того, лучшее понимание геологических процессов на Луне может понадобиться во время анализа бассейнов других планет — Марса, Меркурия, Венеры или даже Земли.

Милькович уверена в данных миссии «Грааль»:

Теория внутренней активности

Это вторая вероятная причина образования кратеров на Луне. Учитывая, насколько мало мы знаем даже о самом ближайшем к нам космическом теле, она также вполне реальна. Подразумевается, что в древние времена (те же многие миллионы лет назад) внутри спутника происходила вулканическая активность. Или что-то, что может быть на нее похоже. И кратеры являются как раз следствием подобных событий, что в целом тоже похоже на правду. Непонятно, происходит ли нечто подобное там сейчас, и если да, то почему человечество это не наблюдает. А если нет – то почему прекратилось. Как и в любой другой ситуации с космосом, всегда возникает больше вопросов, чем ответов. В целом, можно предположить, что Луна в свое время переживала примерно такой же период вулканической активности, который был и на нашей планете. Постепенно ситуация стабилизировалась, а сейчас практически незаметна или вообще отсутствует. Если брать такую аналогию, то это тоже вполне возможно. К сожалению, получить однозначный ответ можно будет только тогда, когда люди, наконец, приступят к изучению космоса более детально и подробно.

Новейшие исследования

Три последние лунные миссии осуществили уже в нашем веке. 27 сентября 2003 года Европейское космическое агентство отправило к Луне экспериментальный корабль SMART-1 с плазменным маршевым двигателем, работающим на ксеноне. Как и Hiten, он двигался по низкоэнергетической трансферной траектории и в конце ноября 2004 года вышел на сильно вытянутую полярную окололунную орбиту. Оттуда он разглядел немало интересного, в частности обнаружил, что вблизи полюсов повышена концентрация весьма редкого на Луне водорода и что некоторые полярные зоны почти постоянно освещены Солнцем, чего никто не ожидал. 3 сентября 2006 года SMART-1 совершил запрограммированное самоубийство тем же самым способом, что и японский коллега.

А последние два зонда и сейчас работают на благо науки. 14 сентября 2007 года с японского космодрома на острове Танегашима стартовал почти двухтонный корабль Kaguya. Помимо видеокамеры высокого разрешения и 14 приборов он нес 53-кг лунный мини-спутник Ouna и 12 октября отстрелил его с окололунной орбиты. Во время работы над этой статьей оба аппарата функционировали штатно (лунного льда Kaguya пока не нашел). И наконец, 24 октября китайская ракета «Великий поход-3А» стартовала с 2350-кг орбитальной станцией Chang’e 1, которая сейчас тоже крутится вокруг Луны. Данными, полученными с ее помощью, китайские астрономы ни с кем пока не делятся. В этом году в путь должны уйти и новые лунники. Индия планирует отправить на полярную окололунную орбиту автоматическую станцию Chandrayaan-1, несущую с десяток приборов и небольшой зонд-импактор. NASA рассчитывает запустить еще два аппарата, Lunar Reconnaissance Orbiter и Lunar CRater Observation and Sensing Satellite.

Статья «Прекрасная Селена» опубликована в журнале «Популярная механика» (№5, Май 2008).

10 самых красивых лунных кратеров10 самых красивых лунных кратеров

月球的演化月球的演化

Самые красивые объекты на Луне. Что можно увидеть в любительский телескоп?Самые красивые объекты на Луне. Что можно увидеть в любительский телескоп?

Самые большие кратеры Луны

С древних времен возникла традиция давать различные названия небесным телам. В данном случае это касается самих кратеров. Так, каждый из них носит имя одного из ученых, которые так или иначе, но двигали науку о космосе вперед. Наиболее заметным из сравнительно молодых кратеров является тот, который зовется Тихо. Визуально он похож на некий «пупок» нашего спутника. Образование кратеров на Луне такого типа, скорее всего, действительно произошло из-за столкновения с ее поверхностью очень крупного метеорита. В данном случае название произошло от Тихо Браге, который был в свое время очень известным астрономом. Это молодой кратер, диаметр которого — 85 километров, а возраст — около 108 миллионов лет. Другое заметное образование подобного рода имеет диаметр «всего» 32 км и носит имя Кеплера. По степени заметности дальше идут: Коперник, Аристарх, Манилий, Менелай, Гримальди и Лангрен. Все эти люди в той или иной мере относились к развитию науки, а потому по праву запечатлены в истории таким образом.

ТАЙНА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛУНЫТАЙНА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛУНЫТАЙНА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛУНЫТАЙНА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЛУНЫ

Lee Lincoln Scarp at the Apollo 17 Landing SiteLee Lincoln Scarp at the Apollo 17 Landing Site

Колонизация

Человеческая цивилизация не может бесконечно долго оставаться на Земле. Для развития ей жизненно необходимы космические колонии. Где лучше всего их строить? На Луне. Она близка и хорошо изучена.

Начиная со второй половины XX-го века, супердержавы СССР и США приступили к проектированию баз на земном спутнике:

  • Американские: «Лунэкс», «Горизонт» (военные); проект фон Брауна; длительный, дорогостоящий Lunar Oasis.
  • Советские: проект академика В. П. Бармина, «Звезда».

Начало XXI-го века. Пальму первенства по-прежнему держат США со своей программой «Созвездие», в планах которой: создание новой инфраструктуры совместно с разработкой специального оборудования.

Не собираются долго оставаться на вторых ролях страны Азии. Обширные планы у Китая, Индии. Более скромные достижения имеет Япония, по причине финансовых затруднений. Россия, хотя и имеет свою лунную программу, но не располагает достаточными средствами для её реализации.
Скорее всего, космическим державам придётся объединять усилия и привлекать новых «игроков». Хороший пример такого сотрудничества демонстрирует Европейское космическое агентство, разработавшее четырёх этапный план колонизации Луны 2020 – 2062 года.

Сколько воды на Луне?

Молекулы воды были найдены на расположенном на южных широтах кратере Клавий, а также на так называемом Море Ясности недалеко от экватора. Правда воды там не так уж и много — по земным меркам, ее количество просто ничтожно. Так, в кратере Клавий концентрация воды составляет от 100 до 400 микрограмм на грамм грунта. По словам ученых, даже на земной пустыне Сахара содержится в 100 раз больше воды, чем на этой области нашего спутника.

Сверху Море Ясности, а снизу — кратер Клавий

Но для Луны это удивительный показатель, тем более для ее солнечной стороны. На теневой стороне спутника действительно может храниться вода. Ученые считают, что она в замороженном состоянии точно есть в «холодных микроловушках». Так называются мелкие впадины на поверхности Луны, в которых постоянно удерживается экстремально низкая температура в районе -160 градусов Цельсия.

Вода на Луне есть, но ученые пока находят только малое количество

Но на солнечной стороне вода не может перейти в твердое состояние из-за солнечного тепла. На данный момент ученые точно не знают, как молекулы воды сохраняются на светлой стороне Луны. Но есть предположение, что они таятся в пустотах между зернами лунного грунта. По словам астрофизика Пола Герца (Paul Gertz), данное открытие доказывает, что ученым до сих пор мало что известно о лунной поверхности. Если жидкость есть даже на солнечной стороне спутника, значит, на теневой части ее может быть еще больше.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий