Маркус Чаун - Гравитация. Последнее искушение Эйнштейна

Мы представляем себе Луну холодной и безжизненной. Кажется, будто ничто на её серой, покрытой кратерами поверхности никогда не изменялось. Но раз на Луну действуют силы сжатия и растяжения, значит, она вовсе не похожа на неподвижную пустыню. Задолго до изобретения телескопа люди замечали на Луне странные огни, которые зажигались каждые несколько месяцев. Одно из самых ранних наблюдений было сделано 18 июня 1178 года, когда пятеро монахов из Кентербери заявили, что были свидетелями взрыва на Луне. Эти загадочные огни, называемые ещё кратковременными лунными явлениями (КЛЯ), представляют собой одну из главных тайн Луны.

КЛЯ, наблюдаемые в эпоху телескопов, имеют ряд общих черт. Они локализованы и слегка превышают предел разрешающей способности человеческого глаза, то есть их площадь составляет не менее одного квадратного километра. Они длятся от минуты до нескольких часов и делают поверхность Луны то ярче, то тусклее. Перед исчезновением некоторые из них меняют свой цвет на рубиново-красный.

Долгое время многие астрономы были уверены, что КЛЯ существуют только «в глазах смотрящего» и не имеют отношения к Луне как таковой. Но в 2002 году Арлин Кроттс из Колумбийского университета в Нью-Йорке проанализировал записи о 1500 таких явлений и выяснил, что КЛЯ чаще всего возникают в шести местах на Луне: половина в кратере Аристарх диаметром 45 километров, а четверть — в 100-километровом кратере Платон. [70] Crotts A. Transient Lunar Phenomena: Regularity and Reality. — 2007. — arXiv:0706.3947v1 . Crotts A. Lunar Outgassing, Transient Phenomena and the Return to the Moon, I: Existing Data. — 2007. — arXiv:0706.3949v1 . Crotts A. Hummels C. Lunar Outgassing, Transient Phenomena and the Return to the Moon, II: Predictions of Interaction between Outgassing and Regolith. — 2007. — arXiv:0706.3952v1 . Crotts A. Lunar Outgassing, Transient Phenomena and the Return to the Moon, III: Observational and Experimental Techniques. — 2007. — arXiv:0706.3954v1 . Chown M. Does the Moon have a volcanic surprise in store? // New Scientist. — 26 March 2008.

Во всех этих местах лунная кора была жестоко деформирована либо из-за удара метеорита или кометы, произошедшего в течение последней сотни миллионов лет, либо в результате более сильного воздействия, которое имело место 3,8 миллиарда лет назад и заставило лаву выплеснуться на поверхность и сформировать лунные моря. [71] Возникновение морей связывают с последней метеоритной бомбардировкой. Считается, что она произошла, когда Юпитер и Сатурн, двигаясь по направлению к тем точкам Солнечной системы, в которых они находятся сейчас, на некоторое время вошли в резонанс в соотношении 2:1, то есть за то время, пока Юпитер совершал два оборота вокруг Солнца, Сатурн делал всего один. Периодически две планеты оказывались рядом друг с другом, взаимно усиливая свой гравитационный эффект. Представьте себе ребёнка на качелях, которые иногда подталкивают, чтобы он взлетал всё выше. Точно так же воздействие двух планет сталкивало небольшие тела, такие как астероиды, с их орбит и толкало во внутреннюю часть Солнечной системы, где они бомбардировали, в частности, Луну и Землю.

Сейсмометры, установленные на Луне членами экипажей всех «Аполлонов», кроме одного, зарегистрировали уже несколько сотен лунотрясений, которые случаются тем чаще, чем сильнее приливное воздействие Земли. Большинство очагов лунотрясений располагается по периметрам морей, там, где порода наиболее деформирована. Кроме того, «Аполлон-15», «Аполлон-16» и зонд «Lunar Prospector», облетевший Луну по орбите в 1998 году, регистрировали случайные выбросы радиоактивного газа радона-222, происходившие исключительно в шести зонах КЛЯ.

Радон-222 представляет собой продукт распада урана, входящего в состав глубинных лунных пород. Кроттс предположил, что КЛЯ возникают, когда из-за лунотрясения газ вырывается на поверхность через трещины в лунной коре. Газ находится под давлением и выбивает часть лунного грунта (реголита) вверх, как пробку из бутылки.

Кроттс считает, что всего полутонны газа, вырывающегося в вакуум, будет достаточно для того, чтобы пробить реголит и создать облако диаметром пару километров, которое рассеется за 5–10 минут. Газовое облако либо отбрасывает тень на область под ним, либо светится, потому что частицы пыли в нём отражают больше света, когда они рассеяны в вакууме, а не лежат на поверхности Луны. Также возможно, что трение частиц наделяет их положительными и отрицательными зарядами, между которыми в какой-то момент возникает разряд вроде молнии. Такой разряд даёт энергию атомам газа, от чего они начинают излучать характерный красный свет.

По расчётам Кроттса, из-за периодического растягивания и сжатия Луны под влиянием притяжения Земли ежегодно перемалывается около 100 000 тонн породы. Столько весит целый авианосец. В процессе такого перемалывания в космос выбрасывается около 100 тонн газа.

Это предположение имеет не только теоретическое, но и практическое значение. Мы планируем и дальше отправлять людей на Луну. «Аполлон-18», запуск которого был отменён, должен был совершить посадку как раз в одной из зон КЛЯ. Если бы КЛЯ произошло, астронавты оказались бы в большой опасности. Представьте себе такую картину: 20 июля 2025 года, кратер Аристарх, ближняя сторона Луны. Ровно через 56 лет после «Аполлона-11» космический корабль NASA «Альтаир-2» сел на поверхность Луны. Через несколько часов после этого астронавты совершают первые шаги по Луне — впервые почти за полвека. Внезапно дно кратера начинает пульсировать и из него вырывается газ, поднимая вверх огромный столб пыли. Сбитые с ног взрывом астронавты поднимаются и смотрят на место своей посадки. Корабля там больше нет — он исчез в клубах серебристой пыли.

Если Кроттс прав, то Луна — гораздо более опасное место для людей, чем мы предполагали. И это объясняется с помощью ньютоновской теории приливов.

Раз лунотрясения возникают под влиянием приливной силы Земли, то логично было бы предположить, что Луна играет какую-то роль в землетрясениях. Но, судя по всему, это не так, по крайней мере не в случае больших катаклизмов. Однако удивительно, что толчки после разрушительного землетрясения 22 февраля 2001 года в Крайстчерче, Новая Зеландия, коррелировали с расположением Луны на небе. [72] Chen L. et al. Correlations between solid tides and worldwide earthquakes MS ≥ 7.0 since 1900 // Natural Hazards & Earth System Science. — 2012. — Vol. 12. — P. 587. Возможно, после сильного удара обломки породы были нестабильны и, для того чтобы привести их в движение, оказалось достаточно даже самого небольшого воздействия.

Приливы и отливы на Земле и на Луне не просто изменяют форму каждого из небесных тел, вызывая колебания уровня воды в земных океанах и лунотрясения. Они также имеют огромные последствия для системы Земля–Луна в целом. Когда-то Луна вращалась вокруг своей оси быстрее, чем сейчас. Однако под влиянием приливных сил Земли её движение замедлилось.