Луна покрыта гораздо большим количеством обломков и грязи, чем считалось ранее

Фото из открытых источников

Луна покрыта толстым слоем измельченной породы и пыли, известным как реголит, — материалом, который покрывает всю ее поверхность. Новое исследование детально картировало этот слой, показав, что в древних высокогорьях его средняя глубина составляет около 6 метров, а на темных вулканических равнинах — 4 метра. Результаты исследования опубликованы в The Planetary Science Journal.

Карта предоставляет планировщикам миссии общедоступную оценку того, насколько далеко простираются обломки, прежде чем достигнуть твердой породы на поверхности Луны. В зависимости от задачи, этот слой может быть либо препятствием для строительства, либо ценным ресурсом.

Чтение свежих кратеров

У Луны нет атмосферы, которая могла бы сжигать поступающие обломки, поэтому метеориты самых разных размеров постоянно сталкиваются с ней. На протяжении миллиардов лет эта непрерывная бомбардировка превратила внешнюю кору в обломки и пыль. Те же самые удары, которые сформировали этот слой, также дают ученым возможность измерить его размеры.

Небольшой удар проникает только в рыхлый материал, тогда как более крупный может пробить скальную породу и выбросить валуны, которые оседают вокруг образовавшегося кратера.

Исследование возглавила Андреа Райшич, научный сотрудник Брауновского университета. Она руководит группой по исследованию Луны, финансируемой Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Ее команда исследовала 346 свежих кратеров, разбросанных по всей Луне, каждый из которых имел ширину от примерно одиннадцати метров до 244 метров.

Кратеры рассказывают эту историю

Затем каждый кратер разделился на две группы. Наличие валунов в окружающих обломках означало, что удар, скорее всего, пришелся на твердую породу. Обломки, содержащие лишь мелкий щебень, указывают на то, что кратер образовался полностью в рыхлом слое, а это значит, что реголит простирается глубже, чем глубина ударной волны.

На основе проверенных временем зависимостей между шириной кратера и глубиной его углубления команда смогла оценить толщину реголита в каждом регионе.

Статистическая модель позволила точно определить размер кратера, при котором начинают появляться валуны, а также оценить неопределенность каждой из этих оценок.

Горные районы уходят глубже

Полученные цифры подтверждают идею, которую планетологи отстаивали на протяжении десятилетий. В высокогорных районах, на ярком, пересеченном рельефе, покрывающем большую часть Луны, толщина реголита в среднем составляет около шести метров.

В морях, темных равнинах из давно затвердевшей лавы, которые отмечают ближнюю сторону, средняя глубина составляет около четырех метров. Эта разница соответствует истории двух этих территорий.

Горные районы поглощали удары стихий на протяжении более четырех миллиардов лет. Марии образовались позже, когда лава затопила огромные котловины и погребла более древнюю, изрезанную рельефом землю под свежими породами.

Карта, охватывающая всю Луну

Чтобы создать панораму Луны в масштабе всего спутника, исследователи включили в нее прямые измерения из 68 точек на поверхности. Некоторые из них относятся к периоду нескольких десятилетий.

Регистраторы, оставленные миссиями «Аполлон» в 1970-х годах, внесли радиолокационные данные, установленные на недавно созданных китайских роботизированных посадочных аппаратах, а также данные радиолокационного излучения, отраженного от Луны и Земли.

Заполнение пространства между этими точками позволило получить приблизительную карту всей лунной поверхности.

«Понимание строения лунной поверхности важно, потому что мы собираемся там высадиться, будем ходить и ездить по ней, а также заниматься добычей полезных ископаемых», — говорит Райшич.

Проверка старой идеи

Планетологи называют гипотезу, лежащую в основе этих чисел, гипотезой глубинного возраста.

Чем дольше участок земли находится под открытым небом, тем больше ударов он поглощает, поэтому на старых поверхностях должен быть более толстый слой щебня. Недавние исследования подвергли эту идею серьезной проверке.

В ходе одного из анализов было установлено, что глубина реголита составляет примерно от трех до девяти метров, при этом не было выявлено явных признаков того, что на более старых равнинах его содержалось больше, чем на более молодых.

Реголит разрастается с течением времени

В сочетании с более ранними наземными измерениями новое исследование кратеров позволяет предположить, что общая закономерность реальна. В среднем, более старые участки грунта содержат больше реголита.

В отдельных местах эта тенденция может значительно отклоняться от нормы, но на сотнях кратеров на обоих типах местности сигнал прослеживается. Локальные исключения найти несложно.

Недавнее исследование четырех потенциальных мест посадки небольшого лунохода показало, что на самом старом участке был самый тонкий реголит из всех, что противоречит предсказаниям гипотезы.

Со временем удары метеоритов приводят к повсеместному накоплению реголита, но глубина залегания слоя в той или иной точке, вероятно, определяется погребенными лавовыми потоками, местной геологией и отдельными ударами.

Создано для исследователей

Для Райшич карта служит инструментом планирования. Например, команда, планирующая строительство лунной базы, хотела бы иметь тонкий слой реголита под ногами, поскольку твердая почва для фундамента будет в пределах досягаемости.

«Например, в ситуации, когда вы хотите построить базу на Луне, более тонкий слой реголита может облегчить доступ к более прочному материалу для фундамента, в зависимости от метода строительства».

Шахтеры хотели бы обратного. Толстый слой реголита предоставляет больше материала для работы.

Она отметила, что в нем могут храниться такие ресурсы, как водяной лед, источник питьевой воды и ракетного топлива, а также гелий-3 , редкий газ, который часто обсуждается в качестве топлива для будущих термоядерных электростанций.

Оценки по-прежнему охватывают Луну неравномерно, с большими разрывами между измеренными точками.

Поэтому команда опубликовала свой каталог кратеров и инструменты картирования в общедоступном репозитории, позволив другим исследователям повторно провести анализ и включить в него свои собственные наблюдения.

Инструмент для будущих миссий

Теперь у ученых есть предварительная оценка количества обломков на поверхности Луны, полученная с помощью единого общепринятого метода и сопоставленная с наземными измерениями.

Его ширина составляет около шести метров на старых высокогорьях и около четырех метров на более молодых равнинах.

Планировщики миссий могут учитывать эту глубину при сравнении одного места посадки с другим. Покрытие должно улучшиться по мере посадки новых миссий и картирования новых кратеров.

«Мы надеемся, что люди будут чаще им пользоваться и добавлять свои наблюдения, чтобы в конечном итоге у нас было глобальное покрытие Луны», - резюмировали авторы исследования.