Защо успехът на изследването на Луната директно зависи от „битката с хипотези“за нейния произход
Сред теориите за произхода на Селена дълго време се води сериозна борба: американските учени смятат, че тя е била „избита“от Земята при въздействието на древна мъртва планета, а техните колеги от Русия и Израел - че няма есхатологични сблъсъци на планети. Как земляните ще изследват Луната зависи от това коя от тях е правилна.
На пръв поглед суматохата около спътника на Земята е загадъчна. От една страна, колонизацията на Луната едва ли има смисъл: нейната площ (около 1/14 от площта на Земята) е приблизително равна на площта на земните тропически и арктически пустини; междувременно, дори земните пустини се овладяват много бавно и развитието на Луната ще струва порядък повече. Мнението на ентусиастите, че там има хелий-3 и това е достойна причина за изследването на Луната, е в противоречие с добре известния факт: енергийно благоприятна термоядрена реакция все още не е постигната дори за деутерий, докато запалването на хелий-3 е с порядък по-тежко и лежи навън обозримо бъдеще на човечеството. От друга страна, една сила след друга планира нови кацания на Луната тази година. Въпросът е: защо?
Правилният отговор на този въпрос е прост: една научна и ресурсна надпревара се "смесва" с расата на престижа. Ако неамериканските хипотези за произхода на земния спътник са верни, там има много вода и под формата на воден лед, който е удобен за развитие. В присъствието на вода наземните култури могат да се отглеждат на лунния реголит - такива експерименти вече са успешно проведени. С водата и храната, както и с източник на кислород, ще бъде много, много по-лесно и по-евтино да се изучава и овладее Луната, отколкото в случая, в който всичко трябва да се транспортира от Земята. Подчертаваме, че основата на основата не означава колонизация. Арктическите острови и Антарктида не могат да бъдат гъсто населени, но там има бази. Те са необходими по научноизследователски, военни и логистични причини. Луната има шест пъти по-малка гравитация от земята. Това означава, че е по-лесно от него (имате нужда от десет пъти по-малко гориво) да вдигнете горивото и окислителя,получени от същата вода - например за зареждане на кораби, летящи до Марс. Но за да започнете да планирате лунните бази, първо трябва да разберете: кой е прав? Луната наистина ли е суха?
Мегавар: как се роди идеята за сблъсък на Земята с друга планета
Струва си да разгледаме Слънчевата система, както беше известна през 1975 г., когато американците Хартман и Дейвис формулираха теорията за мегаколизията Земя-Тея. В онази далечна година Харон все още не е открит и в цялата Слънчева система са били известни точно два вида спътници: тези, които са коренно по-малки от техните планети (Фобос и Деймос, спътници на гигантските планети), и Луната. Тя беше единственият известен по това време спътник, чиято маса беше повече от процент от масата на нейната планета.
Необичайният характер на този спътник също изискваше нестандартна теория за неговия произход, особено след като тромавите хипотези на предшественика, като отделянето на парче от Земята под предполагаемото действие на предишното му бързо въртене (хипотезата на Дарвин, син на Чарлз Дарвин), бяха някак наивни и лесно се опровергаха. Тази и подобни хипотези обясниха лошо факта, че желязното ядро на Луната е малко в сравнение със Земята и няма вода (както се смяташе по онова време).
Промоционално видео:
Всъщност по това време водата в лунната скала вече е била открита: Аполон донесъл почвата на Земята, където през 60-те години била открита вода. Но се приписваше на наземно замърсяване или метеорити. Преките доказателства от йонни детектори, които откриват вода в близост до Аполон, също се дължат на замърсяване на земята. В лунната геология едно явление, често приписвано на хуманитарните науки, работеше - учените отхвърляха емпирични факти, тъй като те не се вписваха в съществуващите тогава теории за произхода на Селена: при всички тях тя първо се стопи, тоест трябваше да губи вода. Науката от онова време предполагаше само един вариант на вода, удряща Луната - с комети. Но кометната вода има различно съотношение деутерий към водород, а във водата, открита на Луната от американците, съотношението на тези водородни изотопи е било същото като на Земята. Теорията от онова време не позволява това,защо всичко се приписва на "замърсяване на земята", а Селена е обявена за напълно безводни.
Други характеристики на лунната почва от наземното замърсяване обаче не могат да бъдат обяснени. Говорим за по-ниско съдържание на титан и други сравнително тежки елементи в него.
Сблъсък на Земята с друга планета.
Точно през 1975 г. в САЩ се ражда хипотезата за мега въздействието (мега въздействие). Според него древната планета Тея преди 4,5 милиарда години се сблъскала със Земята и свръхмощно въздействие хвърлило в космоса голямо количество материал от двете планети. Луната се е образувала от отломките във времето. Земният сателит е получен не "първичен" (както например сателитите на Юпитер), а "вторичен", произтичащ от сблъсъка на големи небесни тела. Отстранен беше въпросът защо масата на Селена е толкова голяма в сравнение с масата на самата Земя - много повече от тази на спътниците на други планети на Слънчевата система.
Мега въздействието също така лесно обясни защо на Луната има малко тежки стихии (което беше вярно) и изобщо няма вода (което след полетите на Аполон беше упорито незнание за фактите). Горните слоеве на Земята съдържат малко тежки елементи - повечето от тях потъват в ядрото и долните слоеве на магмата. Когато планетите се сблъскаха, отломките трябваше да пламнат до хиляди градуси. Всяка вода от тях би се изпарила и излетяла в космоса. Когато охладените отломки образуваха луната, те вече трябваше да са напълно изсъхнали.
Изглежда някой е пропуснал
Хипотезата изглеждаше добре в продължение на три цели години. Но още през 1978 г. Харон, спътник на Плутон, е открит. Ако Луната е 80 пъти по-малко масивна от Земята, тогава Харон е само девет пъти по-лек от Плутон. Оказа се, че няма нищо уникално в появата на Луната. Възникна естествен въпрос: как е възможно това, тъй като сблъсъкът на големи планети като Тея и Земята трябва да е рядко събитие?
Гледка на художник на Харон от повърхността на Плутон.
Още по-неудобно беше анализът на лунните скали в лаборатории и първите данни за метеорити от извънземен произход. Оказа се, че само Луната е неразличима изотопно от Земята, а всички останали планети на Слънчевата система са ясно различни. Как стана това, ако уж Селена съдържа веществото на друга планета - хипотетичната древна Тея?
За да се обясни противоречието, хипотезата за мега шока бе изменена: мястото на раждане на Тея се считаше за … орбитата на Земята, следователно изотопният състав на двете планети е един и същ. Твърди се, че две планети се образували върху нея наведнъж, които след това се сблъсквали. Не беше ясно защо на планетата на Земята се появиха две планети и една по една на орбитите на други планети на системата.
Геолозите също добавиха проблеми. Възникна легитимен въпрос: ако мега сблъсъкът на две планети загряваше Земята и нейните отломки, откъде идва водата на планетата? По всички сметки тя трябваше да се изпари. Теорията за мега въздействието вече стана изключително популярна, те не искаха да я изоставят, така че беше изложена идеята водата да се появи на Земята по-късно - тя беше донесена от комети, които паднаха на планетата в продължение на милиарди години. Но скоро беше открито, че съотношението на изотопи на водород и кислород в комерната вода е много различно от същото съотношение в сухоземната вода. Водата от астероидите е по-сходна, но има много малко от тях, тоест те не могат да бъдат източник на земните океани.
И накрая, през 21 век на Луната започват да се откриват следи от вода. И когато привържениците на мега шоковата хипотеза предположиха, че комети донесоха тази вода, холандските геолози показаха, че лунните скали не биха могли да се образуват в сегашния им вид без присъствието на вода от самото начало на формирането на спътника. Ситуацията се влошаваше от руските астрономи: според тях типичният сблъсък на комета с Луната води до заминаването на повече от 95% от водата обратно в космоса.
Най-хубавото е, че ситуацията беше отразена в статията от 2013 г. с разказващото заглавие „Теорията на въздействието е изчерпана“.
Как астероидният чук изгради луната
През 2007 г. беше публикувана работата на известния физик Н. Горкави „Образуването на Луната и бинарни астероиди“, която за първи път показа, че механизмът на образуването на Луната не е уникален - напротив, тя породи огромен брой спътници в Слънчевата система. Само тези спътници са били формирани главно в астероиди, а не в по-масивни планети.
Сценарият за появата както на сателитите на астероидите, така и на Луната е прост. Първите сблъсъци с астероиди с размери 10-1000 километра образуват пръстен от изхвърлени отломки около планетата, чиято скорост е по-висока от първата космическа (тоест те не могат бързо да се върнат обратно). Последвалите астероидни удари бързо увеличават масата на диска - отломките му „прехващат“нови отломки, които летят от планетата. Тези, които са летели в посока, обратна на посоката на въртене на диска и планетата, от сблъсъка с остатъците от диска губят своята скорост и падат обратно към планетата. Тези, които летят в същата посока, в която се въртят дискът и планетата - присъединете се към диска. Колкото по-голяма е неговата маса, толкова повече отломки, избити от нови астероиди, могат да улавят. От все повече и повече сблъсъци старите отломки в диска губят енергия и скорост, става им по-лесно да се „слепват“при удар,без разсейване след сблъсък. Така в диска започва да се образува голям сателит.
При такъв сценарий нито Земята, нито разрушените отломки се нагряват до хиляди градуси, тоест земната вода не кипи нито в земните океани, нито като част от Луната. И изотопите в техните твърди скали съвпадат, защото Селен, оказва се, е възникнал главно от земните отломки.
Става лесно да се разбере произхода на лунните морета от частта на Луната, обърната към Земята (преди около 3-4 милиарда години лавата се изля върху повърхността на Луната и замръзна, образува тъмни морета, покриващи 16% от лунната повърхност и разположени на видимата страна на Луната). Ако Луната "прихване" всички отломки, избити от астероидите от Земята, тогава тя трябва да ги "хване" със страната, обърната към Земята. Следователно има много по-малко лунни морета откъм сянката на сателита.
Както често се случва с хипотезите в наше време, няколко научни групи могат да направят едно и също откритие, защото има много статии в рецензирани журнали и не всички учени имат достатъчно време да ги прочетат. Заключенията на Горкави бяха „преоткрити“през 2014 г. от московска група астрономи, а през 2015 г. - от израелски. Засега тази хипотеза не е приета само в САЩ, обаче е само въпрос на време. Противоречията на хипотезата за мега въздействието са неразрешими, докато новата все още не показва противоречия с наблюдаваната реалност.
Как новата теория ще промени практиката на изучаване и изследване на Луната
Ако Луната е била формирана от земния материал, върху нея трябва да има леки елементи. Водата от повърхността скоро се изпарява, но в циркуполярните зони (особено в кратерите) няма Слънце. Радарните данни подкрепят тази хипотеза. Това означава, че събитията, които изглеждат преди милиарди години, са от жизненоважно значение днес. Ако лунната вода беше продукт на комети, тя би била оскъдна и едва ли би се запазила под формата на забележими количества чист лед.
Входове в лава тръби, вътре в които може да има много воден лед.
Важното е, че освен циркулярните кратери има и други места на планетата, където е възможно наличието на леки елементи - лава тръби. В условия на ниска лунна гравитация такива вулканични пещери имат диаметър до стотици метри, а дължината им се измерва в километри. Слой почва от 10 метра напълно защитава вътрешността на пещерите от космическо излъчване, а температурата в тях винаги е стабилна. Американските изследователи предполагат, че там, както в редица тръби на лавата на Земята, може да има чист воден лед. Има много входове в тръбите на лунната лава (на снимката по-горе). Няма по-добро място за лунна изследователска база.
Кратер в морето на спокойствието (Mare Tranquillitatis).
В светлината на новите данни е необходимо да се изследва Луната не на ниски географски ширини, както американците през 60-те и 70-те години, а на съвсем различни места, по-близо до полюсите. Именно между другото, както е лесно да се убеди, индийците и други нови участници в лунната надпревара изпращат своите превозни средства. При всеки опит за създаване на лунна основа водният лед ще бъде ценен ресурс. Освен това в близкополярната зона на Луната слънчевата светлина на някои места свети повече от 95% от продължителността на годината. Това ще опрости допълнително базирането. Ясно е, че никой няма да декларира парчетата от спътника като собственост на земната държава, но, както при арктическите бази, този, който пръв се е подпрял на изгодно място, ще има големи предимства при изучаване на Луната.
И така, американската теория за образуването на Луната по време на междупланетен сблъсък твърди, че Селена е сухо парче камък, където има малко вода и е само алувиално. Руският и по-късно израелски постулат, че сателитът на Земята е възникнал от много въздействия на малки астероиди и затова е богат на вода. Този, който пръв разбере коя от теориите е правилна, ще получи голям напредък в развитието на лунната вода. Тя е тази, която ще се превърне в ключов ресурс, без който не е възможно нито лунната основа в частност, нито подробното проучване на Луната като цяло.