Астрономия и Космонавтика Коллектив авторов - Современные достижения космонавтики (сборник статей)

Разностороннее изучение образцов, доставленных «Луной-20», продолжается. И нет сомнения, что ученые обнаружат новые факты, представляющие исключительный интерес для космогонии, геологии, геохимии Земли и других планет. Полет «Луны-20» принес материал, представляющий исключительную ценность.

С давних пор ученых интересовало, из чего состоит Луна. Однако определить это путем астрономических наблюдений так и не удалось. Предположения о лунном веществе включали практически все типы пород, известные на Земле. Первые важные сведения о лунном веществе, его структуре и некоторых свойствах принесла «Луна-9», которая в 1966 году совершила мягкую посадку на поверхность Луны.

Вскоре на орбиту вокруг нее был выведен первый спутник — советская автоматическая станция «Луна-10». На ее борту находился прибор, определявший характер лунной породы по содержанию в ней естественных радиоактивных, элементов. Он и позволил впервые установить, что на Луне есть изверженные породы, состав которых близок к широко-распространенным в земной коре базальтам. Спустя несколько лет в научных лабораториях начались исследования лунной породы, доставленной на Землю «Аполлонами» и «Луной-16». Хотя знакомство с образцами в земных лабораториях не принесло сенсационных неожиданностей, эти исследования положили начало новому этапу в изучении Луны.

Первые образцы лунной породы принадлежали, как известно, «морским» районам. Поверхностный слой лунного вещества здесь оказался рыхлой мелкозернистой породой темно-серого цвета с низкой плотностью и прочностью — так называемым реголитом. Он легко формируется и держит вертикальную стенку, подобно мокрому песку, хотя и абсолютно сухой.

В структурном отношении реголит представляет собой мелкозернистый дробленый материал, состоящий из частиц, нескольких разновидностей. Основные его компоненты — осколки магматической породы, имеющие угловатые формы — и свежие поверхности, и шлакообразные частицы неопределенной формы с оплавленными гранями и остеклованными порами. В меньшем количестве в нем присутствуют сфероидальные образования, представляющие собой застывшие капли расплавленной магматической породы.

С глубиной структура, состав и свойства этой породы несколько изменяются. Увеличивается размер частиц, уменьшается доля расплавленных (остеклованных) частиц, повышаются плотность и прочность, несколько изменяются элементарный и изотопный состав, а также некоторые физические свойства. Все эти изменения обусловлены воздействием различных космогенных факторов.

Плотность поверхностного слоя этой породы в естественном залегании, по данным, переданным «Луной-13», составляет около 1 г/см 3. Но с глубиной этот показатель, очевидно, возрастает. Измеренный в лабораторных условиях насыпной вес породы, доставленной из моря Изобилия «Луной-16», составляет приблизительно 1,2 — г/см 3, но после утряски и утрамбовки он уплотняется почти вдвое и едва не достигает плотности гранита.

Мнения ученых сходятся на том, что поверхностный слой Луны образовался в результате разрушения коренной лунной породы под воздействием целого ряда космогенных факторов — ударов крупных и мелких метеоритов, космических лучей н солнечного «ветра», глубокого вакуума, резких температурных перепадов.

На поверхности Луны встречаются и куски плотной кристаллической породы, очевидно, выброшенные из ближайших кратеров в результате вулканических извержений или падения крупных метеоритов. По мере перехода от морских районов к континентальным их число увеличивается. В районе кратера. Фра-Мауро, где садился «Аполлон-14», встречались, например, каменные глыбы размером с автобус. Совершенно очевидно, что это неразрушенная коренная кристаллическая порода. Теперь она также хорошо изучена. По составу, структуре и свойствам эта порода несколько различается в разных районах лунной поверхности.

По химическому составу лунные породы оказались в основном похожими на широко распространенные в земной коре изверженные породы типа базальтов. Вместе с тем различные базальтовые породы на Земле отличаются друг от друга больше, чем образцы, взятые из разных районов лунной поверхности. Небольшое различие по составу наблюдается также между коренной кристаллической породой Луны и покрывающим ее поверхность реголитом. Так, породы океана Бурь содержат в среднем в 2–3 раза меньше титана, чем образцы из моря Спокойствия. Образцы из моря Изобилия больше похожи на породы океана Бурь и меньше на породы моря Спокойствия. Между тем территориально море Изобилия расположено значительно ближе к морю Спокойствия. Однако по количеству основных элементов породы всех «морских» районов схожи.

Что касается основных минералов, составляющих лунную породу, то к ним относятся плагиоклаз, пироксен, ильменит, анортит и др. Самый распространенный минерал лунного реголита — анортит, за ним следуют авгит и ильменит. Все это указывает на то, что лунная порода — базальтового типа в широком смысле этого понятия.

Ученые тщательно исследовали и многие другие свойства вещества, доставленного с Луны, в том числе его отражающую способность, свечение под воздействием заряженных частиц, рентгеновского и ультрафиолетового излучений. Изучались также магнитные свойства лунного грунта. Результаты этих исследований показали, что лунная порода, вероятно, затвердевала в значительно более сильном магнитном поле. Измеренное на поверхности Луны, оно сейчас составляет приблизительно десятую долю процента от того, что наблюдается у Земли. Изучение лунных образцов показывает, что магнитное поле Луны 3,5 миллиарда лет назад составляло около 10 процентов современного поля Земли, т. е. было приблизительно в 100 раз сильнее. Но природа этого явления пока не выяснена.

Особенно важная информация была получена в результате исследований изотопного состава отдельных элементов. По соотношению некоторых изотопов калия и аргона, рубидия и стронция, урана и свинца был определен возраст лунной породы, который для разных районов оказался несколько различным. Формирование породы (ее кристаллизация) в океане Бурь произошло, к примеру, около 3,3 миллиарда лет назад, в море Спокойствия — 3,7 миллиарда лет назад. Возраст самой древней породы, обнаруженной на Луне, составляет 4,6 миллиарда лет. Следовательно, можно считать, что Луна образовалась по крайней мере не менее 4,6 миллиарда лет назад. Эти данные указывают на то, что Луна после своего формирования имела несколько периодов «местного» плавления, главным образом в «морских» районах. Плавления могли быть вызваны вулканической деятельностью или ударами крупных метеоритов. И хотя возраст Земли, определенный по радиоизотопам, тоже составляет около 4,6 миллиарда лет, никто на нашей планете не встречал образца породы, которая кристаллизовалась более 3,5 миллиарда лет назад. Это объясняется тем, что целая геологическая эпоха на Земле оказалась «стертой» из-за эрозии, вызванной ветром и водой. Таким образом, изучение лунной породы дает нам информацию об «исчезнувших» миллиардах лет истории Земли.