Луна — простейшее тело Солнечной системы, которое мы ежедневно наблюдаем невооруженным глазом. Вы когда-нибудь задумывались о темных и светлых пятнах на его поверхности? Вы когда-нибудь задумывались о том, из чего состоит наш ближайший сосед?
Считается, что Луна образовалась из обломков небольшой планеты, столкнувшейся с Землей. Поскольку состав других планет Солнечной системы отличается от состава Земли, ожидалось, что состав Луны также будет отличаться от состава Земли. Удивительно, но состав Земли и Луны очень похож.
Ученые предложили множество моделей происхождения Луны, но с 1980-х годов основное внимание уделялось наиболее многообещающей модели, так называемой парадигме «гигантского удара». Согласно модели «гигантского удара», столкновение между небольшой марсоподобной планетой (называемой Тейя) и древней Землей породило Луну. Часть обломков от столкновения упала обратно на Землю, часть разлетелась в космос, а остальные вышли на орбиту вокруг Земли. Эти вращающиеся обломки позже объединились в единый объект: Луну.
Ранее считалось, что большая часть материала, который в конечном итоге сформировал Луну, исходит от ударника, маленькой марсоподобной планеты под названием Тейя, и только меньшая часть образовалась от ударившегося тела, т.е. от Земли в данном случае. Поэтому в соответствии с моделью «гигантского удара» ожидалось, что состав Луны должен сильно отличаться от состава Земли, но должен быть подобен другим телам Солнечной системы, таким как астероиды и Марс.
Однако данные свидетельствуют об обратном — с точки зрения состава Земля и Луна почти близнецы, и их составы почти одинаковы, отличаясь не более чем на несколько миллионных долей. Это противоречие бросает вызов модели «гигантского воздействия». Теперь ученые придумали новый ответ на эту загадку.
В отличие от традиционных исследований, которые были сосредоточены только на составе финальных планет, в недавних исследованиях рассматривались не только финальные планеты, но и состав ударников на этих планетах. Следовательно, обнаруживается, что во многих случаях планеты и тела, сталкивающиеся с ними, имеют очень похожий состав, даже если они образовались независимо. Таким образом, сходство между Луной и Землей проистекает из сходства между Тейей, из которой образовалась Луна, и Землей.
Земля и Тейя образовались в одном регионе и поэтому собрали сходный материал. Похоже, что во время своего роста они имели более похожую среду, чем любые два не связанных между собой тела. Эта похожая среда обитания также привела их в конечном итоге к столкновению; и материал, выброшенный в основном из Тейи, в конечном итоге сформировал Луну.
Луна состоит из многих из тех же самых вещей, которые мы находим здесь, на Земле. Ученые изучали лунные породы, доставленные астронавтами Аполлона. Их тесты показали, что горные породы с Луны похожи на три вида магматических пород, встречающихся здесь, на Земле: базальт, анортозиты и брекчии.
Ученые нашли на Луне три минерала, которых нет на Земле. Это: армалоколит, транквилитит и пирокферроит.
Поверхность Луны
Луна сделана не из сыра, как мы слышали в детских сказках. Как и другие небесные тела в Солнечной системе, Луна состоит из каменистой поверхности и покрыта потухшими вулканами, ударными кратерами и потоками лавы.
В начале истории Солнечной системы все планеты и спутники подверглись периоду тяжелых бомбардировок астероидов и метеоритов, которые были захвачены их гравитацией. Из-за разреженной атмосферы они не сгорели, а врезались в его поверхность, оставив после себя многочисленные кратеры. Кратер Тихо имеет ширину более 52 миль.
За миллиарды лет эти удары превратили поверхность Луны в осколки, начиная от огромных валунов и заканчивая порошком. Кора Луны покрыта грудой угольно-серой порошкообразной пыли и каменистых обломков, называемых лунным реголитом . Под ним находится область расколотой скалы, называемая мегаголитом .
Светлые области Луны известны как нагорья , а темные участки Луны известны как марии (латынь для морей). Это своего рода океаны, но они состоят не из воды, а из лужиц застывшей лавы. В начале истории Луны внутренняя часть была достаточно расплавлена, чтобы образовались вулканы, хотя она быстро остыла и затвердела. Когда достаточно крупные астероиды прорвались сквозь кору, с поверхности также вырвалась лава.
Кора Луны имеет толщину от 38 до 63 миль (от 60 до 100 километров). Реголит на поверхности может быть от 10 футов (3 метра) в море или до 66 футов (20 метров) в высокогорье.
Знаете ли вы, почему на кадрах лунных прогулок астронавты кажутся почти подпрыгивающими по поверхности? Это потому, что гравитация на поверхности Луны составляет одну шестую от земной.
Температура достигает примерно 260 градусов по Фаренгейту (127 градусов по Цельсию) на полном солнце, но в темноте температура падает примерно до -280 градусов по Фаренгейту (-173 градуса по Цельсию).
Под поверхностью
Как и у Земли, у Луны есть ядро, мантия и кора.
Глубоко внутри Луны есть твердое железное ядро. Ядро имеет радиус 149 миль (240 километров); он пропорционально меньше ядра других земных тел. Твердое, богатое железом внутреннее ядро окружено внешним слоем частично расплавленной жидкости. Внешнее ядро может простираться на 310 миль (500 километров). Внутреннее ядро составляет всего около 20 процентов Луны по сравнению с 50 процентами ядра других скалистых тел.
Мантия простирается от верхней части частично расплавленного слоя до нижней части лунной коры. Скорее всего, он состоит из таких минералов, как оливин и пироксен, которые состоят из атомов магния, железа, кремния и кислорода.
Самый внешний слой - это кора , толщина которой составляет около 43 миль (70 километров) на ближней стороне Луны и 93 мили (150 километров) на дальней стороне. Он состоит из кислорода, кремния, магния, железа, кальция и алюминия с небольшими количествами титана, урана, тория, калия и водорода.
Большая часть внутренней части Луны состоит из литосферы, толщина которой составляет около 620 миль (1000 км). Поскольку этот регион расплавлялся в начале лунной жизни, он поставлял магму, необходимую для создания лавовых равнин на поверхности и формирования действующих вулканов. Однако со временем магма остыла и затвердела, таким образом, вулканизм на Луне прекратился. Сейчас все действующие вулканы бездействуют и не извергались миллионы лет.
Луна Земли является второй по плотности в Солнечной системе, уступая спутнику Юпитера Ио. Разделение его внутренней части на слои, вероятно, было вызвано кристаллизацией магматического океана вскоре после его образования.
Луна имеет очень тонкую и слабую атмосферу, называемую экзосферой. Он не обеспечивает никакой защиты от солнечного излучения или ударов метеоритов.
Ближняя и дальняя сторона Луны
У земной Луны есть «ближняя сторона», которая постоянно обращена к Земле, и «дальняя сторона», которая всегда обращена от Земли. Состав ближней стороны Луны странным образом отличается от ее обратной стороны.
На ближней стороне Луны, постоянно обращенной к Земле, в любую ночь или день можно наблюдать невооруженным глазом темные и светлые пятна («марии»). Дальняя сторона сильно изрыта кратерами, но на ней почти нет моря. Только 1% дальней стороны покрыт морем по сравнению с ~ 31% ближней стороны.
