_ Американский аппарат сумел отснять обнаруженное японцами отверстие с разрешением 0,5 метра на пиксель ( в 12 раз выше, чем было у японцев ), но детали на дне по-прежнему остались в тени. Удивительно другое – этот провал оказался не единичным ( фото NASA /GSFC /LROC /ASU ).

Гигантские провалы в лунной поверхности, как надеются планетологи, приведут их к многочисленным открытиям. Жаль, что пока люди не могут спуститься вглубь Селены, – пока остаётся рассчитывать лишь на спутниковую съёмку. Однако для будущих посадочных аппаратов эти своего рода
"лунные норы" могут быть важными целями.

Первое отверстие в Луне сфотографировал в 2009 году японский лунник Kaguya. Круглый провал диаметром 65 метров и глубиной не менее 80 м обнаружился в районе под названием Холмы Мариуса
( Marius Hills ), что лежит в океане Бурь.

_ Уже тогда специалисты предположили, что видят обрушившийся свод лавовой трубки ( lava tube ) — яркое свидетельство древней вулканической активности. Перспектива после такого открытия вырисовывалась заманчивая: "норы" представились великолепной возможностью для продвижения науки о Луне и хорошим подспорьем в освоении нашего естественного спутника.

 

Серия снимков отверстия в Холмах Мариуса, выполненная японским спутником
при разном освещении ( фото JAXA/SELENE ).

_ Крупная "японская яма" — не первый признак вулканического прошлого Луны. Ещё двести лет назад люди открыли на ней множество извилистых, дугообразных и прямых борозд ( Rille ), напоминающих каналы. Долгое время считалось, что они были вырезаны потоками воды, но в 1960-х годах учёные предложили более адекватную версию.

Борозды, порой насчитывающие в ширину несколько, а в длину сотни километров, — это остатки от лавовых потоков, как поверхностных, так и подземных, у которых со временем обрушились "потолки". Кстати, очень похожие борозды наличествуют и на Марсе, вулканическое прошлое которого по мере новых исследований проявляется всё отчётливее. И не случайно на Красной планете тоже нашлись свои "кроличьи норы", ждущие изучения.

Вверху: 300-километровая борозда Ариадеус ( Rima Ariadaeus ) – одна из самых известных борозд
на лунной поверхности. Она была отснята в мае 1969 года экипажем Apollo 10 _во время облёта
Луны на малой высоте.

Внизу: район Холмов Мариуса, сфотографированный в 1967 году американским лунником
Lunar Orbiter 4. Видны характерные для вулканической местности борозды и купола
( фото NASA, USGS Lunar Orbiter Digitization Project ).

_ Но чтобы убедиться в своей правоте, планетологам потребовался более пристальный взгляд на лунную яму. Потому на неё нацелили американский лунник Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). При помощи своей мощной камеры LROC ( той же, что отсняла с высоким разрешением места посадок "Аполлонов" ) он показал отверстие в Холмах Мариуса с большей детализацией.

_ Увы, как вы можете увидеть на снимке под заголовком, дно ямы всё равно осталось неосвещённым.
Но, что куда важнее, — в море Мечты на обратной стороне Луны LRO сфотографировал другой аналогичный объект.

Отверстие в море Мечты достигает в диаметре почти 130 метров, то есть оно вдвое больше
собрата с Холмов Мариуса. Валуны, видные в освещённой части провала, вероятно, попали туда
с поверхности в момент обрушения свода пещеры ( фото NASA/Goddard/Arizona State University ).

 

Понятно, почему доказательство неединичности ямы так вдохновило исследователей. "Отверстия в Луне могут быть входами в мир геологических чудес", — поведал ресурсу Science@NASA Марк Робинсон ( Mark Robinson ) из университета Аризоны ( ASU ).

"Это потрясающе, что мы подтвердили эту идею, — продолжает Марк, руководящий командой, которая работает с камерой LROC. – Фотографии, сделанные аппаратами Kaguya и LRO, доказывают, что эти пещеры являются окнами в лавовые трубки. А мы знаем, что такие туннели могут оставаться нетронутым, по меньшей мере, в некоторых своих сегментах, несколько миллиардов лет". Следовательно, высадившись там или отправив туда роботов, можно многое узнать об очень далёком прошлом Луны.

 

Место расположения нового отверстия отмечено стрелкой. Буквой S обозначена одна из многочисленных светлых деталей лунного пейзажа, известных как лунные завихрения ( lunar swirl ).

Исследователи замечают, что в отличие от Холмов Мариуса в море Мечты не наблюдаются вулканические купола и борозды, что делает происхождение данной "норы" более загадочным.
Тем не менее самый вероятный вариант по-прежнему – обрушившийся свод лавовой трубки
( фото NASA /Goddard /Arizona State University ).

Есть ещё один повод для пристального внимания специалистов к этим находкам – такие пещеры будущие колонисты могли бы использовать как основу для строительства лунной базы. С данным предложением ещё в 1985 году выступил Фридрих Хёрц (Friedrich Horz) из космического центра Джонсона ( Johnson Space Center ) - его работу можно найти на этой странице - adsabs.harvard.edu/abs/1985lbsa.conf..

Действительно, подземелья Селены — это и хорошее укрытие от радиации, и защита от микрометеоритов, и средство упростить на базе систему поддержания климата.

По словам Робинсона, в лавовых трубках Луны уже в паре метров от поверхности круглосуточно и кругло-годично царит температура в 30-40 градусов ниже нуля по Цельсию. Это может показаться не очень комфортным, но нужно учесть, что снаружи тем временем градусник регулярно скачет с отметки минус
150 градусов ( ночью ) до плюс 100 ( в местный лунный полдень ) и обратно.

 

Одна из лавовых трубок на Гавайях. Потолок этой вулканической пещеры Терстон ( Thurston Tube )
отделяют от пола три метра. Специалисты предполагают, что на Луне подобные образования могут быть куда масштабнее и насчитывать в диаметре сотни метров ( фото P. Mouginis-Mark, LPI ).

_ Пока исследователи не могут сказать, можно ли из подобного провала попасть в протяжённый туннель, вырезанный раскалённым потоком миллиарды лет назад, остались ли в таких трубках доступные полости, не завалены ли они обломками с поверхности, не перегорожены ли застывшей лавой.

Тем не менее, если ранее, рассуждая о возведении лунной базы в толще грунта, инженеры подразумевали масштабные земляные работы, то теперь можно смело говорить о возможности получить искомые туннели даром.

Пол Спудис ( Paul Spudis ) из американского института Луны и планет, известный нам по открытию огромных залежей водяного льда на северном полюсе Селены, предостерегает от поспешных выводов и призывает к более близкому изучению отверстий в Луне, вплоть до погружения в них.

В качестве оптимистичного примера такого полевого исследования он приводит собственную работу по картографированию лавовых трубок на Гавайях: "У нас был неплохой набор отверстий, вроде этих.
Но оказалось, что существует целая пещерная система, которую не видно на аэрофотоснимках".

Если геологи поначалу упустили массу деталей в объекте, который был у них под носом многие годы, что уж говорить о просторах спутника Земли, рассматриваемых камерами с куда большей высоты. А раз так, людям стоит самим выяснить, насколько глубоки "норы" на Луне.

 

_ _ Читайте также про естественные мосты на Луне

Мост на обратной стороне Луны
(иллюстрация НАСА / GSFC / Arizona State University).

_ Необычные образования находятся на обратной стороне Луны, вблизи кратера King, диаметр которого — около 75 км. Как можно заметить, в левую часть углубления под мостом (фото выше) проникает свет справа — а значит, внизу действительно есть проход.

Согласно теории, исходным материалом для формирования планет-гигантов служат твёрдые тела, в 3–10 раз превосходящие Землю по массе, которые начинают постепенно «притягивать» газ; отсюда можно сделать вывод о том, что ядра газовых гигантов должны быть похожи друг на друга.

На практике всё выглядит иначе: общая масса Юпитера, к примеру, в три раза превышает массу Сатурна, но ядро последнего оказывается в те же три раза тяжелее. У этой пары планет есть и другая особенность — высокая металличность ( относительная концентрация элементов тяжелее гелия ), значительно опережающая солнечные показатели. Объяснить это довольно сложно, поскольку элементный состав околосолнечной туманности, как считается, повторял состав самого Солнца.

 

При своих огромных размерах, ядро Юпитера почти в 10 раз меньше земного.
Хотя сам красный гигант больше Земли в 120 раз.

 

Авторы нашли оригинальное решение проблемы, рассмотрев возможность столкновения газового гиганта с «суперземлёй» массой в 10 земных. «Получается, она сама могла через какое-то время стать таким же гигантом, но ей не повезло», — замечает участник исследования Дуглас Лин ( Douglas Lin ).

Моделирование показало, что объект, попавший в газовую оболочку, по мере продвижения уплощается и теряет массу, но заметная его часть всё же должна достигать ядра. Следующий за этим удар приводит к выбросу большого объёма тяжёлых элементов в атмосферу планеты, где они, смешиваясь с водородом и гелием, увеличивают металличность. В результате столкновения размер ядра, как нетрудно догадаться, уменьшается.

 

_ Столкновение твёрдого объекта с газовым гигантом. Серым показан газ, красным — ядро,
синим — налетающее тело, состоящее из базальта. ( Иллюстрация авторов работы. )

 

В случае с Сатурном учёные просто скорректировали размер налетающего твёрдого тела, предположив, что оно меньше Земли. Такой объект полностью разрушится в газовой оболочке, не достигнув ядра, но повысив металличность.

«Я думаю, случайные события — столкновения — действительно сыграли большую роль в формировании планет Солнечной системы, — заключает г-н Лин. — Когда мы начнём детально изучать планетные системы других звёзд, свидетельства столкновений обнаружатся и там».

_ Препринт статьи можно скачать с сайта arXiv - arxiv.org/pdf/1007.4722v1.

 

_ Шу Линь Ли, который, кстати, нам известен по изучению планеты, поедаемой солнцем, объясняет, что столь близкие по начальным условиям, но отличные по финалу сценарии космического удара великолепно объясняют загадку отличия в строении Юпитера и Сатурна.

Да, между ними очень много общего. Однако более тяжёлый и крупный Юпитер обладает, по последним, основанным на гравиметрических измерениях расчётам, каменным ядром весом в 2-10 Земель, в то время как втрое более лёгкий собрат-Сатурн щеголяет ядром, тянущим аж на 15-30 Земель. Это противоречие трудно объяснить.

А вот акты "убийства" молодых планет сводят концы с концами, да ещё и раскрывают секрет оболочек гигантов. Тяжёлых элементов в них по доле содержится вроде бы и немного, но если сравнивать их "металлизацию" с Солнцем (оно — отражение облака, породившего и звезду, и планеты), получается, что
их в избытке.

 

Чтобы узнать, что творится в глубине Юпитера, учёным приходится проводить
численное моделирование и опираться на строение доступных приборам слоёв.
Так рождаются гипотезы об удивительном гелиевом дожде и металлическом гелии.

 

Ещё одно сходное исследование провёл не так давно Стивен Деш ( Steven Desch ) из университета Аризоны. Ранее он установил, что Уран и Нептун родились ближе к светилу, а чуть позже "переехали" дальше к окраине, а потом ещё и орбитами обменялись.

Теперь исследователь пошёл дальше. По его выкладкам выходит, что на пути движения от Солнца этим газовым гигантам вполне могли попасться молодые сверхземли. В силу того, что окраины протопланетного диска менее плотные, чем его центральный регион, те юные миры не успели "нагулять вес". За что и поплатились.
По оценке учёного, нынешний спутник Нептуна Тритон некогда был луной сверхземли. При встрече парочки с газовым гигантом силы гравитации распределились так, что Нептун проглотил суперземлю, а Тритон был захвачен на аномальную ретроградную орбиту ( ранее аналогичный план захвата этого спутника был вычислен другой командой ).

Сверхземля, поглощенная Нептуном
иллюстрация NASA discovery.com

_ Нептун загадочно горячее близнеца Урана ( обе планеты похожи по составу и строению ), хотя расположен
в 1,5 раза дальше от Солнца. Атмосфера Нептуна существенно более активна ( пусть на Уране тоже находят интересные образования ). Учёные говорят, что такое температурное отличие может быть последствием давнего поглощения Нептуном сверхземли, что изображено на этом рисунке.

Сам Уран тоже мог некогда столкнуться с несчастливой планетой, но, видимо, вес её был меньше, чем масса жертвы Нептуна.
В пользу версии с поглощением говорит, кстати, наклон осей вращения двух планет.
Косой удар других тел — одно из вероятных объяснений такому наклону.
Хотя есть модели ( membrana.ru/lenta/?9917, membrana.ru/lenta/?5861 ), в которых оси повернулись исключи-тельно из-за гравитационных возмущений со стороны соседей по системе.

Вообще же получается, что все четыре газовых гиганта в далёком прошлом могли быть "убийцами" планет.
И пока орбиты миров приняли нынешний вид, хаос в молодой Солнечной системе, вполне вероятно, погубил таким манером несколько сверхземель и вдобавок не одну планету размером с Землю.
Следы того бурного периода мы можем наблюдать и сейчас. По самой распространённой теории, именно столкновение молодой Земли и планеты Тейя ( размером с Марс ) породило Луну.

 

иллюстрация ISAS / JAXA

_ Похоже, столкновения небесных тел в молодых системах являются правилом. Правда, раньше об этом говорили применительно ко всяческим обломкам типа астероидов ( как на этом рисунке ). Но что если соударения газовых гигантов и сверхземель – столь же распространённый «номер программы»?

Юный Марс тоже пережил колоссальный удар тела размером с Плутон, преобразивший облик Бога войны.
А спутник Плутона Харон, по одной из версий, был рождён аналогично Луне - при столкновении Плутона с другим космическим телом сравнимого веса.

Ещё интересный пример — вытянутая карликовая планета Хаумеа, сама форма которой и огромное пятно указывают на давнюю катастрофу.

«Хук» со стороны объекта планетарного размера мог повлиять на вращение Венеры вокруг своей оси ( оно, как известно, аномально медленное и идущее с востока на запад). И особенности строения Меркурия,
а также заметный наклон и вытянутость его орбиты — это, аналогично, вероятный результат удара по первой планете другого крупного объекта.

иллюстрация Lynette Cook, Gemini Observatory / AURA

_ Косвенно нынешние предположения подтверждают и примеры столкновений планет в других звёздных системах. Три свежих случая, горячие следы которых прослеживаются в данных наблюдений ( 1, 2 и 3 ), произошли всего несколько тысяч лет назад.

Астрономы также предполагают, что некоторые из экстрасолнечных планет аномально большой плотности (то есть с крупным ядром и бедной атмосферой) родились в соударениях газовых гигантов, когда часть лёгких веществ оказалась распылена, а тяжёлые сформировали массивные ядра.

Учёные говорят, что молодые сверхземли, если бы не повстречались с гигантами-пожирателями, со временем могли бы и сами набрать дополнительный газ, превратившись в гигантов.
Но этого им просто не дали сделать. Любопытно, что катастрофы не только определили когда-то облик нашего дома – они поработают над ним и в далёком будущем. Ведь, по оценкам учёных, Солнечную систему ожидают новые столкновения планет.

И если в пору молодости Солнца такие коллизии происходили из-за ещё не устоявшихся орбит, то через миллиарды лет орбиты, словно вспоминая детство, снова "расшатаются" и дестабилизируются. А это ещё раз показывает: гибель миров, поражающая воображение своим масштабом, в Галактике и Вселенной — событие обыкновенное. Разве это не удивительно?..