"Новая точка для исследования луны" - перевод статьи Paul D. Spudis в Airspacemag

2013

Итак, корабль Чанъэ 3, несущий луноход Юйту (Лунный заяц), благополучно прилунился. Хотя предварительно была анонсирована посадка в заливе Радуги, на самом деле корабль сел в Море Дождей, у восточного края посадочного окна. Неизвестно, было это сознательным решением или сбоем1, но в любом случае место геологически еще интереснее, чем первоначально намеченное.

На Луне преобладают два типа местности. Светлые возвышенности/нагорья с изрядно неровным рельефом своим происхождением восходят еще ко временам формирования земной коры (4.5 млрд. лет назад) и основательно посечены кратерами в первые 600 млн. лет лунной истории. Темные, гладкие моря моложе и состоят из богатых железом лавовых потоков. Эти лавы начали извергаться уже после после окончания тяжелой бомбардировки нагорья 3,9 млрд. лет назад и продолжали это делать время от времени как минимум следующий миллиард лет. Точная дата прекращения вулканической активности неизвестна - но имеет непосредственное отношение к геологии места посадки Чанъэ.

В Море Дождей находится сразу несколько из наиболее отчетливых фронтов лавовых потоков Луны. Эти фронты вполне различимы с Земли в хороший телескоп, но лучше, естественно, видны на лунных орбитальных снимках. Несколько последовательных, перекрывающих друг друга потоков были извергнуты из небольшой области разлома в 700 км. к югу от места посадки Чанъэ, и текли на север в центральный бассейн Моря Дождей. Измерение их протяженности и глубины показывает, что лава имела низкую вязкость и была гораздо более подвижной, нежели земные базальтовые. Расчеты показывают, что вязкость была примерно как у моторного масла при комнатной температуре. Это не похоже на привычное нам извержение, тут скорей был бы уместен термин типа "лавовое наводнение"2 - быстро разливающееся озеро текучего расплавленного камня.


Наплывы лавовых потоков в Море Дождей. Чанъэ-3 находится на северном краю этой конфигурации, очень молодой по лунным меркам. Фото Аполлон-15.

Когда лава застыла и ее поверхность осталась открытой космосу, она, естественно, тоже стала покрываться ударными кратерами. Мы оцениваем ее возраст, подсчитывая среднюю плотность кратеров и сравнивая ее с такой же плотностью тех лавовых зон, откуда мы имеем образцы породы (в такие зоны садились четыре из шести "Аполлонов" и две "Луны" из тех трех трех, кто с возвратом). Таким методом возраст поздних лав Моря Дождей оценён от 1 до 2.5 млрд. лет, и это значительно меньше, чем возраст всех полученных до сих пор образцов (от 3.1 до 3.8 млрд. лет). Это было бы очень старой породой на Земле, но для Луны - из самых молодых. Поскольку скорость эрозии на Луне чрезвычайно мала, такие лавовые потоки сохранили очень многое от своей первоначальной формы, и это может частично объяснять ясно видимые на изображениях фронты.

Поскольку эти лавовые потоки так молоды, реголит (поверхостный мелкодисперсный слой породы, лунная "почва") имеет только пару метров глубины. Это относительно неглубоко по сравнению с местами посадки "Аполлонов" (где от 3-4 метров на молодой породе у Аполлона-12 до 6-8 метров на старой у Аполлона-11).

Лавы Моря Дождей примечательны не только физическими свойствами, но и составом. На спектральных изображениях они выглядят очень "синими" (надо заметить, что "синий" здесь означает "менее красный, чем обычно" - все лунные цвета красно-коричневые). Цвета "морских" потоков коррелируют с составом; синие "морские" базальты совпадают с местами взятия образцов базальтов с очень высоким содержанием титана. Таким образом, логично предположить, что на месте посадки под реголитом лежат богатые титаном лавы. Вдобавок, эта часть Луны славится высоким содержанием тория. Торий - следовый элемент, имеющий тенденцию концентрироваться в жидкой части в процессе кристаллизационной дифференциации магмы. Большое содержание тория указывает на породы "поздней стадии"3, т.е. последних фаз процесса охлаждения и затвердевания.
В этом случае торий получается принесенным самой лавой, что несколько неожиданно, поскольку такое содержание тория нехарактерно для основных (mafic), богатых железом базальтовых лав. Такая необычная геохимия, вероятно, является результатом нетипичного процесса; лавы, извергнутые через "горную" кору этого района, значительно обогатились при этом компонентом, называемым KREEP - от английской аббревиатуры калий-редкоземельные элементы-фосфор. На Луне KREEP ассоциируется с последними стадиями образования коры, и очень важен для нашего понимания ее формирования и эволюции4. Попал он в лавы, вероятно, в процессе ассимиляции, когда вещества с более низкой температурой плавления растапливаются магмой и перемешиваются с ней. На месте посадки Чанъэ, скорей всего, много породы с такой историей.

Море Дождей с указанием точки посадки. Изображения: слева вверху широкоугольная камера LRO, правее псевдоцветное с Клементины, нижнее левое - карта тория с Lunar Prospector, правое - топографическая карта от LRO.

Один из приборов на борту Юйту - георадар(ground-penetrating radar, GPR). Этот прибор излучает электромагнитные волны вглубь грунта и ловит отражения от границ неоднородностей, как физических, так и геохимических. Первые очевидные задачи для этого прибора - нахождение границы реголит/лава (от двух до нескольких метров), возможных границ между разными слоями лавы (десятки метров), и дна лавового бассейна (сотни метров). Кроме того, рядом одна из знаменитых морских т.н. гряд5 (dorsum, wrinkle ridge), структур, деформирующих ровную "морскую" поверхность. Гряды - сложные структуры с разломами, сдвигами, внутренним напряжением. Данные GPR могут рассказать много интересного, если ровер поедет туда.

На Юйту стоят спектровизор видимого/ближнего инфракрасного диапазона (VIS/NIR Imaging Spectrometer, VNIS) и альфа-рентгеновский спектрометр (Alpha Particle X-Ray Spectrometer, APXS). Эти приборы способны оценивать минеральный состав и элементную композицию реголитов и камней. Поскольку ровер сможет обследовать несколько разнотипных областей во время своего путешествия, мы получим новые непосредственные данные для лучшего понимания данных, полученных орбитальной съемкой. Как минимум, Юйту проверит состав поверхности магматических базальтов, которые предполагаются высокотитановыми (VHT) по цветовым измерениям "Клементины". Но поскольку ровер может посетить зоны выбросов крупных кратеров, то есть надежда получить данные и о глубинной породе. Севернее места посадки лежат "красные" низкотитановые базальты, и в самом месте они же, вероятнее всего, находятся под верхним слоем VHT. С данными лунохода мы, возможно, сможем реконструировать вулканическую стратиграфию всего региона.

Таким образом, мы ожидаем от нового места на Луне массу интересного и сложного, много о различных геологических объектах и процессах. Чанъэ-3 и Юйту могут дать ответы на многие вопросы о геологической истории этого региона и истории Луны в целом. Мы много узнаем за три лунных дня (лунный день - это 14 земных суток, с перерывом на 14 суток лунной ночи).

Примечания переводчика:

1. buchwurm считает, что есть достаточно фактов для вывода о преднамеренном решении, а ему в этих делах стоит верить.

2. Может быть, lava flood действительно термин и есть перевод? Я не нашел.

3. Еще раз в сомнении, не является ли термином late stage.

4. Я таки очень надеюсь, что в дальней перспективе значение этих пород окажется не только научным. Редкоземельные металлы нам уже очень-очень понадобились - а, вероятно, на Луне их больше, чем на Земле. Кроме того, на Земле некоторых недостача, а на Луне (правда, по "горным" породам) - обратная картина. Кроме того, рядом наличие урана небезосновательно предполагалось.

5. В каком именно смысле тут "знаменитых" - к автору. Крупных именных я в окрестностях все-таки не нашел. Хотя какая-то крупная складка рядом есть, вот тут (место посадки тут недалеко от левого края в середине) хорошо видно.

Источник - http://blogs.airspacemag.com/moon/2013/12/a-new-site-to-explore-on-the-moon/

Перевод niktos12. Ни на какие права на него не претендую, все - автору.