Это, как надеются исследователи, поможет разрешить долгие споры о том, является ли внутреннее сердце Луны твердым или расплавленным, и приведет к более точному пониманию истории Луны – и, как следствие, истории Солнечной системы.
«Наши результаты, — написала группа под руководством астронома Артура Брио из Французского национального центра научных исследований во Франции, — ставят под сомнение эволюцию магнитного поля Луны благодаря демонстрации существования внутреннего ядра и поддерживают глобальный переворот мантии, сценарий, который дает существенное представление о сроках лунной бомбардировки в первый миллиард лет существования Солнечной системы».
Исследование внутреннего состава объектов Солнечной системы наиболее эффективно осуществляется с помощью сейсмических данных. То, как акустические волны, генерируемые землетрясениями, движутся и отражаются от материала внутри планеты или луны, может помочь ученым создать подробную карту внутренней части объекта.
У нас есть лунные сейсмические данные, собранные миссией «Аполлон», но их разрешение слишком низкое, чтобы точно определить состояние внутреннего ядра. Мы знаем, что существует жидкое внешнее ядро, но то, что оно включает в себя, остается предметом споров. Модели твердого внутреннего ядра и полностью жидкого ядра одинаково хорошо работают с данными Аполлона.
Чтобы выяснить это раз и навсегда, Брио и его коллеги собрали данные космических миссий и экспериментов по лазерной локации Луны, чтобы составить профиль различных лунных характеристик. К ним относятся степень его деформации из-за гравитационного взаимодействия с Землей, изменение расстояния от Земли и плотность.
Затем они провели моделирование с различными типами кернов, чтобы определить, какие из них наиболее точно соответствуют данным наблюдений.
Они сделали несколько интересных выводов. Во-первых, модели, наиболее близкие к тому, что мы знаем о Луне, описывают активный переворот глубоко внутри лунной мантии. Это означает, что более плотный материал внутри Луны падает к центру, а менее плотный материал поднимается вверх. Эта деятельность уже давно предлагается как способ объяснения присутствия определенных элементов в вулканических регионах Луны. Исследование команды добавляет еще один аргумент в пользу доказательств.
И они обнаружили, что лунное ядро очень похоже на земное – с внешним слоем жидкости и твердым внутренним ядром. Согласно их моделированию, внешнее ядро имеет радиус около 362 километров (225 миль), а внутреннее ядро — около 258 километров (160 миль). Это около 15 процентов всего радиуса Луны.
Команда обнаружила, что внутреннее ядро также имеет плотность около 7822 килограммов на кубический метр. Это очень близко к плотности железа.
Любопытно, что в 2011 году группа под руководством ученого-планетолога НАСА Маршалл Рене Вебер получила аналогичный результат, используя самые современные сейсмологические методы на данных Аполлона для изучения лунного ядра. Они нашли свидетельства существования твердого внутреннего ядра радиусом около 240 километров и плотностью около 8000 килограммов на кубический метр.
Их результаты, по словам Брио и его команды, являются подтверждением этих более ранних результатов и представляют собой довольно веские аргументы в пользу существования лунного ядра, подобного Земле. И это имеет некоторые интересные последствия для эволюции Луны.
Мы знаем, что вскоре после своего образования на Луне появилось мощное магнитное поле, которое начало ослабевать около 3,2 миллиарда лет назад. Такое магнитное поле создается движением и конвекцией в ядре, поэтому то, из чего состоит лунное ядро, имеет большое значение для того, как и почему исчезло магнитное поле.
Учитывая надежду человечества вернуться на Луну в относительно короткие сроки, возможно, нам не придется долго ждать сейсмической проверки этих результатов.
