Астрономы выяснили, из чего создана Луна

После тщательного исследования ученые пришли к выводу, что внутреннее ядро Луны на самом деле представляет собой довольно плотный шар и плотность эта сопоставима с железом.

Исследователи выразили надежду, что подобное сможет разрешить долгие дебаты по поводу того, может ли внутреннее сердце Луны быть твердым или расплавленным. Они надеялись прийти к более точному пониманию истории Луны – и, как следствие, истории Солнечной системы.

– Наши результаты поставили под сомнение эволюцию магнитного поля Луны, – рассказали члены команды, возглавляемой астрономом Артуром Брио из Французского национального центра научных исследований во Франции. – Такая ситуация сложилась благодаря демонстрации существования внутреннего ядра, мы также убедились в справедливости сценария глобального опрокидывания мантии, дающего существенное представление о сроках бомбардировки Луны в течение первого миллиарда лет существования Солнечной системы.  

Изучение внутреннего состава объектов в Солнечной системе наиболее эффективно достигается с помощью сейсмических данных. То, как акустические волны, генерируемые землетрясениями, проходят сквозь материал внутри планеты и отражаются от него, дает ученым возможность создать подробную карту внутреннего строения объекта.

– Сейчас у нас есть лунные сейсмические данные, собранные миссией «Аполлон», но их разрешение слишком низкое, чтобы точно определить состояние внутреннего ядра, – пояснили ученые. – Мы знаем, что есть жидкое внешнее ядро, но что именно оно в себя включает, остается предметом дискуссий. Модели твердого внутреннего ядра и жидкого внутреннего ядра одинаково хорошо согласуются с данными Apollo.

Чтобы выяснить это раз и навсегда, Брио и его коллеги собрали данные космических миссий и экспериментов с лунным лазерным дальномером – так они составили профиль самых разных характеристик Луны. К ним относятся степень ее деформации из-за гравитационного взаимодействия с Землей, изменение ее расстояния от Земли и ее плотность.

Затем они провели моделирование с использованием различных типов ядер, чтобы определить, какие из них наиболее точно соответствуют данным наблюдений.

Они сделали несколько интересных выводов. Во-первых, модели, которые наиболее близко напоминают то, что мы знаем о Луне, описывают активный переворот глубоко внутри лунной мантии. Это означает, что более плотный материал внутри Луны падает к центру, а менее плотный материал поднимается вверх. Эта активность долгое время предлагалась как способ объяснить присутствие определенных элементов в вулканических регионах Луны. Исследование команды добавляет еще одно очко в список доказательств «за».

И они обнаружили, что лунное ядро очень похоже на Земное – с внешним слоем жидкости и твердым внутренним ядром. Согласно их моделированию, внешнее ядро имеет радиус около 362 километров (225 миль), а внутреннее ядро имеет радиус около 258 километров (160 миль). Это примерно 15% от всего радиуса Луны.

Внутреннее ядро, которое обнаружила команда, также имеет плотность около 7,822 килограммов на кубический метр – близко к плотности железа.

В 2011 году команда, которую возглавляли ученые-планетологи НАСА имени Маршалла Рене Вебер, получила аналогичный результат, используя для изучения лунного ядра новейшие на тот момент сейсмологические методы по данным Apollo. Они нашли доказательства наличия твердого внутреннего ядра радиусом около 240 километров и плотностью около 8000 килограммов на кубический метр.

По словам Брио и членов его команды, результаты подтверждают эти более ранние находки и представляют собой довольно веские аргументы в пользу того, что ядро Луны похоже на Землю. 

– Эти последствия довольно интересны в контексте эволюции Луны, – пояснили ученые. – Нам известно, что после ее формирования Луна обладала мощным магнитным полем, которое начало ослабевать около 3,2 миллиарда лет назад. Такое магнитное поле генерируется движением и конвекцией в ядре, поэтому то, из чего состоит лунное ядро, имеет глубокое отношение к тому, как и почему исчезло магнитное поле.