Мертва ли Луна?

Предположение, что возникновение лунных цирков и кратеров вызвано активными внутренними силами, пользуется сейчас почти всеобщим признанием и хорошо согласуется с данными о свойствах кольцеобразных гор, составе лунной коры и истории развития ее поверхности. Очевидно, каждый цирк образовался как очаг расплавления на уже отвердевшей до этого поверхности Луны. Расплавление началось в одном месте, а затем распространялось далее, образуя круглое лавовое озеро, наподобие земного вулкана гавайского типа. Вал, окружающий озеро, возник путем неоднократного переливания лавы через его берега. В образовании вала также участвовали глыбы взломанного дна озера, которые движением лавы, поступавшей от середины к краям, оттеснялись к последним и нагромождались. Затем уровень воды в озере понижался, лава покрывалась коркой охлаждения, возникало ровное дно лунного кратера. Иногда лава застывала на уровне кольцевого вулканического вала. Замечательным примером этого служит гора Варгентин, имеющая вид столовой возвышенности с плоской вершиной. Это цирк, почти до краев заполненный застывшей лавой (рис. 29).

Рис. 29. Лунная кольцевая гора гентин (в центре) заполнена почти до краев застывшей лавой (рисунок по фотографии из статьи А. П. Павлова)

Исследования последних лет показали, что в образовании лунных кратеров и цирков большая роль принадлежит криволинейным разрывам. Так, цирки Арзахель и Альфонс окружены рядом концентрических разрывов, по которым происходило оседание лунной поверхности. Подобные кольцевые структуры напоминают земные кальдеры, образовавшиеся путем провалов.

Кратеры с центральной горкой имеют более сложную историю. Вначале возникла чашеобразная впадина, заполненная лавой. Лава с поверхности затвердела, затем вязкая лава прорвала застывшее дно лавового озера и выдавилась над ним в виде купола. Вероятно, горки лунных кратеров - это такие же вулканические пробки выдавливания, как, например, лавовая игла вулкана Мон-Пеле на острове Мартиника.

Вокруг некоторых кратеров на лунной поверхности заметны венцы из светлых лучей. По размерам они иногда в сотни раз превосходят диаметр цирков и хорошо различимы даже в бинокль (например, лучи вокруг кратера Тихо). Светлые лучи начинаются за пределами кольцеобразных гор и тянутся прямолинейно на сотни километров, совершенно не отклоняясь при пересечении различных форм рельефа лунной поверхности; они как бы наложены на нее. Эти лучи А. В. Хабаков рассматривает как полосы светлого материала, рассыпанного при взрывах из кратеров по лунной поверхности. Однако имеются и другие объяснения природы светлых лучей. Так, в результате изучения фотографий Луны, сделанных в инфракрасных лучах, Н. Ф. Купревич пришел к выводу, что светлые лучи - не что иное, как обычные горные цепи.

Гораздо большие размеры лунных вулканов по сравнению с земными можно объяснить различными физическими условиями на этих двух планетах. Меньшая сила тяжести на Луне явилась причиной того, что одно и то же количество вулканической энергии вызвало на Луне неизмеримо больший эффект, чем на Земле. Вулканизм Луны был менее скованным.

Представление о том, как развивался лунный вулканизм, можно получить, изучая соотношения между смежными кратерами и цирками. В ряде мест два кольцевых вала располагаются так, что один вторгается в площадь другого, не будучи стесненным более древним рельефом. Эти данные свидетельствуют о том, что кольцеобразные лунные горы сформировались не все сразу, а в течение длительного времени. Об этом же говорит и степень сохранности кольцевых гор: одни из них совершенно «свежи», тогда как другие несут следы разрушающей деятельности времени.

Конечно, ни в один современный телескоп нельзя рассмотреть материал, из которого сложена Луна. Об этом можно судить лишь косвенно по отражательной способности поверхности, ее поляризационным свойствам, окраске. Вероятнее всего, что в строении поверхности извечного спутника Земли принимают участие темные лавы и рыхлый пылевидный материал, являющийся, возможно, вулканическим пеплом.

В каком состоянии находятся недра Луны - в твердом или жидком? Есть ли у Луны ядро, подобное земному? Ответить точно на эти вопросы при современном состоянии науки нельзя. Однако более или менее обоснованные предположения существуют. Е. А. Любимова произвела расчет температуры лунных недр для разных этапов истории Луны. Она исходила при этом из возраста Луны и возраста всей планетной системы, близкого к 5 миллиардам лет. Через миллиард лет после образования Луны большая часть ее недр, за исключением наружного слоя толщиной в несколько сот километров, оказалась разогретой выше температуры плавления. В глубинах Земли каменное вещество из-за высокого давления верхних оболочек не расплавляется, а на Луне, где давление должно быть несравненно меньшим (в центре нашего естественного спутника давление такое же, как в Земле на глубине 150 км), произошло расплавление. В жидкой внутренней массе Луны возникли конвекционные токи, начался вынос радиоактивных элементов к поверхности. Это привело к постепенному охлаждению и затвердеванию вещества в недрах спутника Земли.

Е. А. Любимова считает, что около 3 миллиардов лет назад затвердевание легкого наружного слоя завершилось. С тех пор выделение тепла сократилось в два-три раза, и современная температура подкорового вещества Луны должна быть ниже 1000° С. Однако можно допустить, что местами, в силу неравномерного распределения радиоактивных элементов, недра Луны разогреты сильнее. Изучение радиоизлучения Луны, проведенное сотрудниками Горьковского университета под руководством В. С. Троицкого, в целом подтвердило теоретические расчеты о горячих недрах Луны. Было установлено, что на глубине 20 м температура выше чем на поверхности примерно на 25° С. На основе этих данных можно рассчитать увеличение потока тепла из глубин Луны и оценить температуру ее недр. Получается, что уже на глубине 50-60 км температура должна достигнуть 1000° С.

Представляют интерес данные об отсутствии мощного магнитного поля вокруг Луны, полученные в результате запуска второй советской космической ракеты. Магнитное поле планет, по-видимому, образуется под влиянием электрических токов в их атмосфере или в жидком ядре. Возможность образования магнитного поля за счет электротоков в атмосфере для Луны отпадает. Значит, отсутствие магнитного поля на современном этапе истории Луны может рассматриваться как указание, что жидкого ядра у Луны нет. Это, вероятно, объясняет и отсутствие на ней в настоящее время мощной вулканической деятельности. Раньше считали, что Луна - мертвое тело, что никаких активных процессов - ни на глубине, ни на поверхности - там не происходит. Однако, учитывая шлаковую природу Луны и чрезвычайно малую температуропроводность ее поверхностных слоев (по данным Н. А. Козырева, в 100 или 1000 раз меньшую, чем у внешних слоев Земли), можно допустить, что в недрах нашего спутника сохранилась внутренняя энергия. Горообразовательные процессы и связанный с ними вулканизм на Луне, вероятно, еще продолжаются и, может быть, даже довольно интенсивно.

До недавнего времени не было неоспоримых данных о современном вулканизме Луны, хотя наблюдатели уже не раз указывали на изменение формы кратеров и на дымку, иногда вуалирующую детали их дна. Однако все эти наблюдения производились без использования точных приборов и потому были недостаточно убедительными.

Но вот в 1958 г. известный советский астроном Н. А. Козырев при наблюдении древнего кратера Альфонс (диаметр его - около 120 км, высота центрального пика - около 1400 м) обнаружил, что центральный пик его необычно размыт и окрашен в несвойственный ему красноватый цвет. Спустя два часа пик кратера стал чрезвычайно ярким, затем белым, а через несколько минут яркость его сделалась обычной. Одновременно были получены спектрографические снимки, которые давали возможность судить о составе газов над центральным пиком кратера Альфонс. Изучив спектрограммы, Н. А. Козырев пришел к выводу, что в центральном вулкане кратера Альфонс произошло извержение. Сначала был выброшен вулканический пепел, а затем газы, среди которых несомненно присутствовали молекулы С², а также сложные многоатомные молекулы. Извержение в кратере Альфонс подтверждает предположение, что внутренняя энергия на Луне сохранилась до настоящего времени.

Сравнение спектров пламени камчатского вулкана Толбачик со спектрами газовых выбросов на Луне привело Н. А. Козырева к выводу, что лунная кора по своему составу отличается от земной: наружные слои Луны должны быть значительно богаче сложными углеводородными соединениями.

На характер лунного вулканизма должно накладывать сильнейший отпечаток значительно большее чем на Земле влияние сил приливов. Силы приливов в твердой коре Луны должны в 20 раз превосходить силы, «приливов коры» на Земле. Это могло способствовать широкому развитию вулканизма.

Дело в том, что в связи с отклонением формы орбиты Луны от круговой, разница между апогеем и перигеем - самым далеким и самым близким расстоянием Луны от Земли - составляет около 50 000 км. Поэтому сила приливов на Луне, вызванная земным притяжением, в перигее в 4,4 раза больше, чем в апогее. В результате воздействия приливных сил на лунную поверхность должна была возникнуть значительная трещиноватость лунной коры; в связи с приливами твердой оболочки планеты на глубине давление периодически ослабевало, образовывалась магма, что и приводило к неоднократной и очень сильной вулканической деятельности.

В принципе лунная вулканическая деятельность не должна значительно отличаться от земной. Для нее также должны быть характерны излияния лавы, взрывы с выбросами пепла, выдавливание вязкой лавы в виде куполов. Однако особые физические условия на Луне, и прежде всего значительно меньшая сила тяжести и гораздо большее значение сил приливов твердой коры, вероятно, придали вулканическим процессам чрезвычайную интенсивность, что и создало своеобразие форм поверхности земного спутника. Поэтому на Луне сохранились следы грандиозных вулканических извержений, каких не знает история Земли.

Быть может, не только на Луне, но и на других планетах Солнечной системы в той или иной форме имели место вулканические извержения. В этой связи большой интерес представляют исследования Н. А. Козырева, который в 1962 г. изучил спектры поглощения ряда вулканов Ключевской группы на Камчатке. В видимой части спектра вулканов он установил две полосы поглощения, ранее найденные им в спектре Венеры.

Существование таких полос в спектрах вулканических дымов Камчатских вулканов дало основание считать, что на Венере происходит в настоящее время вулканическая деятельность, может быть даже очень бурная. В связи с этим начато спектральное изучение камчатских лав, чтобы обнаружить вещества, создающие полосы поглощения в спектре Венеры. Н. А. Козырев предполагает, что они могут оказаться хлористыми соединениями.

В заключение обзора селенологии попытаемся представить, что увидит вокруг себя прилунившийся космонавт. На нашем естественном спутнике атмосферы практически нет, поэтому небо над головой будет совершенно черным, а тени, отбрасываемые возвышенностями, очень резкими и отчетливыми. У кратеров и лунных гор сравнительно некрутые склоны, следовательно, горизонт Луны во многих местах открыт. В областях «морей» почти повсюду будет видна ровная или слегка холмистая поверхность. Однако для ориентировки на ней космонавт не сможет применить компас: ведь Луна лишена магнитнрго, поля.

На Луне человек сможет пользоваться радиосвязью, но нужно будет иметь в виду, что вследствие практического отсутствия атмосферы и слоев, способных отражать радиоволны, радиосвязь применима лишь в пределах видимости. Нужно подготовиться к защите космонавтов от потока микрометеоритов и космических лучей (жители Земли защищены от них плотной атмосферой). Есть и еще одна опасность - глубокие трещины на поверхности Луны, из которых земным наблюдателям известны только крупные.

Совершенно ясно, что полетам на Луну должны предшествовать разнообразные исследования лунной поверхности, в том числе и с помощью автоматических космических аппаратов.