Сергей Викторов - Химия лунного грунта

Результаты лабораторных анализов образцов лунного грунта, доставленных на Землю, показали, что, будучи доставленными даже из одного района Луны, они имеют заметные различия в своем составе. Однако несмотря на это, а также на более значительное отличие в составе отдельных фрагментов одного и того же образца, можно выделить ряд наиболее характерных для данного района образцов, имеющих весьма сходный химический состав, к которому близок состав и большинства других образцов данного участка.

Таблица 3

Исходя из этого, мы поместили в табл. 3 данные по химическому составу нескольких типичных образцов грунта, доставленных на Землю по программам «Аполлон» и «Луна» из «морских» и «материковых» районов. В таблице приведено соответствующее содержание в них окислов основных породообразующих элементов.

Суммарное содержание в грунте элементов, приведенных в таблице (а также фосфора, серы и хрома), обычно составляет ~99 %. В количестве от 0,1 до 0,02 % присутствуют также цирконий, барий, никель, иттрий и стронций. В еще меньших количествах обнаружены ванадий, ниобий, кобальт, медь, рубидий, углерод и другие химические элементы.

К настоящему времени на Земле имеются образцы грунта, доставленные из 9 районов Луны. Кроме того, непосредственно на поверхности Луны определен состав грунта еще в 5 районах. Поскольку районы, где проводились автоматические анализы, и места, откуда образцы доставлялись на Землю, находятся на значительных расстояниях друг от друга, трудно было ожидать простого совпадения результатов. Однако результаты лабораторных исследований образцов и автоматических измерений химического состава лунной поверхности хорошо согласуются и взаимно дополняют друг друга. Рассмотрение всей совокупности анализов позволило определить общие закономерности строения всей лунной поверхности: четкое отличие «морских» и «материковых» поверхностей, а также сходный характер образования и эволюции разных «морей» независимо от местоположения того или иного исследованного района.

Логическим продолжением изучения лунной поверхности с помощью автоматических станций явился запуск к Луне 9 августа 1976 г. станции «Луна-24», которая 18 августа 1976 г. совершила посадку в Море Кризисов. На ней было установлено грунтозаборное устройство нового типа, существенно отличающееся от использованных на «Луне-16 и -20». При бурении грунт поступал в гибкую трубку — грунтонос, а специальный механизм подхватывал грунт и удерживал его в виде столбика (в результате совершенно не нарушалась структура образца, сохранялись все особенности его слоистости). Общая глубина бурения составляла 2,25 м.

Как же доставить на Землю такой длинный керн — эта проблема получила на станции «Луна-24» интересное решение. Недаром грунтонос был сделан в виде гибкой трубки — после окончания бурения грунтонос был намотан на барабан, как нитка на катушку, так что получился компактный груз, легко поместившийся в возвращаемый аппарат, который через несколько дней был благополучно доставлен на Землю. Сейчас эти образцы лунного грунта подробно изучаются.

В заключение этого раздела отметим, что в СССР исследованием образцов лунного грунта занимаются многие научные учреждения. До последнего времени этими работами руководил выдающийся советский ученый академик А. П. Виноградов (1895–1975), в течение многих лет возглавлявший Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского.

Лабораторные исследования образцов лунного грунта представляют собой замечательный пример международного сотрудничества ученых. Так, Академия наук СССР и Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям США (НАСА) не только осуществили взаимный обмен образцами лунного грунта, но и предоставили их для изучения ученым многих стран.

Итак, химический состав поверхностного слоя лунного грунта исследовался как автоматами непосредственно на Луне, так и в земных лабораториях. Но ведь Луна находится от нас сравнительно «близко» — на расстоянии всего лишь 380 000 км. А каковы перспективы подобных исследований других планет Солнечной системы, в первую очередь ближайших к нам — Марса, Венеры, Меркурия?

Здесь возникают значительные трудности, и дело, к сожалению, не только в огромных расстояниях. Рассматривая те два метода, которые были применены для исследования химического состава грунта на поверхности Луны, можно отметить, что метод «обратно рассеянных альфа-частиц» может быть использован только при работе в вакууме. Кроме того, наличие даже разреженной атмосферы ограничивает использование и рентгеновского флуоресцентного метода, поскольку не позволяет регистрировать мягкое флуоресцентное излучение легких элементов (магния, алюминия, кремния).

Таким образом, исследование химического состава горных пород в их естественном залегании с помощью этих методов возможно лишь на небесном теле, лишенном атмосферы. В противном же случае требуются специальные меры по подготовке образца перед проведением измерения. Серьезную трудность при исследовании Венеры и Меркурия также представляет высокая температура поверхности этих планет.

Большая по сравнению с Луной удаленность планет от нас создает, конечно, и значительные трудности в обеспечении надежной связи с аппаратом, находящимся на планете. Однако в настоящее время осуществляется дальняя связь в космосе на значительно большие расстояния, и основные трудности, связанные с расстоянием, возникают при желании исследовать планету с помощью аппаратов, передвигающихся по ее поверхности.

Время, необходимое для получения на Земле переданного с Луны телевизионного изображения окружающей местности, составляет немногим более 1 с. Столько же времени требуется для того, чтобы команда с Земли была принята самоходным аппаратом. Такие временные интервалы позволяют вполне оперативно следить за обстановкой на местности и вовремя подавать команду на остановку или поворот аппарата. В случае Марса даже при его наибольшем сближении с Землей это время составляет уже около 3 мин (для прохождения сигнала в одну сторону), что значительно усложняет проблему управления самоходным аппаратом с Земли, не говоря о других возникающих при этом проблемах.

При исследовании планет Солнечной системы еще долгое время первенствующая роль будет принадлежать автоматам. К настоящему времени советские и американские автоматические станции, достигшие ближайших к нам планет — Венеры и Марса, позволили получить много новых данных об этих планетах. В рамках материала данной брошюры следует кратко остановиться лишь на одном эксперименте, который является прямым продолжением исследований химического состава грунта, начатых советскими учеными на «Луноходе-1 и -2».