Мир путешествий и приключений - сайт для нормальных людей, не до конца испорченных цивилизацией

| планета | новости | погода | ориентирование | передвижение | стоянка | питание | снаряжение | экстремальные ситуации | охота | рыбалка
| медицина | города и страны | по России | форум | фото | книги | каталог | почта | марштуры и туры | турфирмы | поиск | на главную |


OUTDOORS.RU - портал в Мир путешествий и приключений

На суше и на море 1962(3)


ВОДА НА ЛУНЕ

ЭТОЙ статье дано заведомо интригующее заглавие, чтобы привлечь внимание читателя и заставить его серьезно задуматься над вопросом, на который так много исследований, казалось бы, дало уверенный отрицательный ответ. Разве мы не слышали с детства, что Луна — это мир, лишенный климата, в котором нет воды, поскольку на Луне нет атмосферы? Разве мы не повторяли, что Галилей и другие наблюдатели небесных светил подвергались впоследствии ожесточенным нападкам за ошибочное наименование плоских лунных областей «морями»? И разве, наконец, специалисты не вспомнят презрение, с которым ученые встретили гипотезу немецкого астронома Гёрбигера о «льде на Луне» всего поколение или два назад?

Цель статьи — не приносить извинения за ошибочные мнения наших предшественников; их идеи не могут быть исправлены или подновлены аргументами, опирающимися на наши современные знания. Однако редко бывает так, что та или иная научная проблема бывает разрешена действительно до конца, как об этом провозглашают современники. Новые поколения, вооруженные новыми знаниями, могут увидеть эти задачи в другом свете. Это, как мне кажется, происходит и с многовековым вопросом о воде на Луне.

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И СУДЬБА ЮВЕНИЛЬНЫХ ВОД

Чтобы начать с самого начала, отправимся в путешэствие назад во времени, к эпохе образования Солнечной системы, то есть примерно на 4600 миллионов лет назад (эта дата устаяовлена достаточно уверенно по изучению возраста метеоритов, падающих на Землю из межпланетного пространства). «Катастрофические» гипотезы образования Солнечной системы из горячей материи, вырванной из недр Солнца, ныне оставлены. По мнению ученых, занимающихся вопросами космогонии, планеты и другие тела Солнечной системы образовались путем постепенного накопления допланетных частиц газа и пыли при температурах, измеряемых, самое большее, несколькими сотнями градусов по шкале Кельвина *; сходным образом рождалось и наше центральное светило — Солнце.

* Шкала Кельвина — такая шкала температур, в которой за нуль принимается иаинизшая возможная температура, лежащая на 273,16 градуса ниже точки таяния льда (так называемый абсолютный (нуль). По этой шкале все температуры выражаются положительными числами.— Прим. -ред.

Если подобные представления правильны, то весьма вероятно, что химический состав первоначального газо-пылевого облака, из которого образовалась Солнечная система, должен быть очень похож на химический состав твердых метеорных тел, носящихся в межпланетном пространстве. Их остатки обращались вокруг Солнца от дней образования Солнечной системы до тех пор, пока не столкнулись с Землей. Химический анализ метеоритов показывает, что, кроме атомов и молекул многих химических элементов, в них' присутствуют вполне измеримые количества различных легко испаряющихся веществ, самым важным из которых является вода. В так называемых хондритовых метеоритах она может составлять до 0,1 процента их массы.

Существование воды в первичной космической материи не должно нас удивлять, поскольку водород и кислород широко распространены в космосе, а молекулы воды очень устойчивы. Но еще более интересна роль и судьба так называемых ювенильных вод, то есть горячих внутренних вод, которые существуют со времен образования тела лунного или даже планетарного размера. Если подобные тела образуются при температуре выше 1000 градусов Кельвина, то большая часть воды испарится с самого начала и для тел с размерами и массой Луны безвозвратно растеряется в межпланетном пространстве. Если же — как мы ныне уверены — первоначальная температура подобных тел не была так высока и ограничивалась немногими сотнями градусов, ювенильная вода осталась связанной в твердых телах как кристаллизационная вода.

Что же случилось с этой водой (и другими летучими составляющими) со времени образования Луны в такое тело, которое мы знаем сегодня? Ответ во многом зависит от последующего увеличения температуры в недрах Луны. Это повышение температуры происходит благодаря выделению тепла при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов. Эти элементы, если судить по аналогии с земной корой или хондритовыми метеоритами, должны находиться на Луне в заметных количествах (в особенности калий-40, торий-228, уран-235 и уран-238). Выходящий наружу поток этого «радиогенного» тепла, несомненно, очень сильно ослабляется из-за малой теплопроводности лунных пород. Результаты многочисленных расчетов потока тепла из недр Луны, в особенности в работах американского ученого Юри, не оставляют сомнений в том, что Луна должна быть разогрета и что ее недра в настоящее время имеют температуру до 1000—1200 градусов Кельвина. Эта температура уже достаточна для испарения кристаллизационной воды из большинства твердых пород, содержащих «связанную» воду, и постепенной диффузии ее в виде перегретого пара через различные щели и трещины во внешнее пространство.

Если предыдущие аргументы и содержат какой-либо роковой недостаток, еще не выявленный сегодня, все же мало сомнений в том, что большая часть глубоких недр Луны (с температурой порядка 1000 градусов Кельвина) должна быть полностью обезвожена и высушена, а ее наружная кора, напротив, обогащена водой.

Но насколько близко эта вода могла подойти к лунной поверхности?

Судя по измерениям тепла, излучаемого Луной, поверхностные слои Луны совершенно холодные. На глубипе меньше одного метра (куда тепло от нагревания солнечными лучами уже не проникает) по всей Лупе господствует постоянная температура 230 ± 10 градусов Кельвина (примерно на 40 градусов ниже точки замерзания воды). Горячий пар, медленно пробирающийся через лунную кору во внешнее пространство, должен здесь конденсироваться в жидкость и превращаться в лед задолго до того, как он достигнет поверхности. Вдоль трещин в кристаллических породах, которые могут служить каналами для более быстрого выхода пара, образование льда происходит очень близко к лунной поверхности. Это может привести к таким изменениям строения лунной поверхности, которые, возможно, укажут земному наблюдателю на существование подповерхностных лунных ледников.

НАБЛЮДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ТЕОРИЮ

На недавнем симпозиуме по Луне в Ленинграде английский астроном Голд указал, что подобные подповерхностные ледники (покрытые пылью и различными обломками), возможно, наблюдаются нами в виде так называемых «лунных куполов» — небольших вздутий лунной поверхности, располагающихся обычно группами. Эти образования найдены в большом количестве на видимом полушарии Луны. Наибольшие из таких возвышенностей, обнаруженные по соседству с лунным кратером Коперник, имеют в поперечнике 20—25 километров, но большинство из них — по 3—б километров в поперечнике и 100—300 метров в высоту. У лунных куполов есть заметное внешнее сходство с гидролакколитами * Аляски и Северной Канады, которые, быть может, являются их земными аналогами. Однако необходимы подробные исследования, прежде чем эти предположения встанут на более прочную основу.

* Гидролакколит — многолетний бугор, образованный подземными наледями. Имеет форму купола с крутыми склонами, пологого купола или валообразного поднятия. Встречаются только в областях распространения вечной мерзлоты.— Прим. ред.

Допустим, как крайний случай, что ювенильная вода, вырываясь из горячих недр Луны, обогащала поверхность случайными выбросами — в виде гейзеров. Такие явления с уверенностью до сих пор не наблюдались (да их и весьма трудно было бы обнаружить, за исключением весьма специальных обстоятельств), но у некоторых из наибольших лунных куполов имеются центральные углубления, которые, возможно, представляют собой жерла таких гейзеров, и если горячая вода временами извергается из этих гейзеров, то что же происходило с ней потом?

Точный ответ зависит, конечно, от температуры гейзера и высоты выброса, но можно не сомневаться в том, что, если подобный выброс произойдет лунной ночью или в месте, заслоненном от прямых солнечных лучей, значительная часть выброшенной струи воды не испарится в окружающее пространство, а превратится в лед. Отсюда вопрос — сколько времени может просуществовать такой лед, подвергающийся непосредственному действию условий межпланетной среды, без защиты атмосферы?

Оказывается, «время жизни» льда может быть очень велико. Этот важный факт ускользнул от внимания большинства ученых. Измерение теплового излучения Луны с помощью термоэлементов показало, что господствующая температура на части лунной поверхности, заслоненной от прямых солнечных лучей, составляет 120 градусов Кельвина. Это ненамного выше температуры жидкого воздуха*. При этой температуре скорость испарения льда такова, что за все время существования Луны (4,5 миллиарда лет) с каждого квадратного сантиметра ее поверхности испарилось бы 4,6 килограмма льда. Другими словами, если бы Луна была окружена сплошной оболочкой изо льда сразу после своего образования, то вследствие испарения она потеряла бы за протекшие 4,5 миллиарда лет менее 50 метров своей внешней коры! А ледники, например, нашей земной Антарктиды имеют толщину в несколько километров.

* Такие условия, то есть температура 120° Кельвина, как показывают данные о радиоизлучении Луны, господствуют не только на затененной поверхности нашего естественного спутника, но и по всей лунной поверхности на глубине одного-двух метров.—Прим. перев.

Какова же максимально возможная толщина ледников, образовавшихся на Луне? Обратимся к аналогии с Землей. Предположим, что все количество воды во всех океанах Земли равномерно распределено по ее поверхности. Тогда вода покроет весь земной шар равномерным слоем толщиной 1800 метров. Если эта вода образовалась путем «высушивания» всей массы Земли, каждый грамм этой массы должен дать 1,54 X 10~4 граммов ювенильной воды. И если допустить, что эти же цифры справедливы и для Луны, то ее меньшая масса высвободила бы количество ювенильной воды, которое может покрыть весь лунный шар океаном глубиной 300 метров. Сравнивая эту величину с приведенным выше числом 50 метров, мы видим, что это количество воды намного больше того, которое могла бы потерять Луна за все время существования вследствие испарения в условиях лунной ночи.

Эти числа, разумеется, весьма приблизительны; при расчете их предполагались полный выход всей ювенильной воды на поверхность Луны (а этот процесс, может быть, еще далек от завершения) и ее равномерное распределение здесь. На самом деле выход воды на поверхность мог происходить в ограниченных областях, а основная часть Луны оставалась обезвоженной. Английские астрономы Ватсон, Мюррей и Гар-рисон-Браун недавно отметили, что приведенные доводы делают возможным успех поисков сохранившегося льда в постоянно покрытых тенью областях Луны вблизи ее полюсов, где Солнце никогда не поднимается полностью над горизонтом и где низкие ночные температуры господствуют почти всегда.

Каковы будут результаты подобных исследований, может сказать только будущее, но одно ясно, что наши прежние взгляды о существовании воды на Луне нуждаются в пересмотре.

Зденек Копал
Перевод с английского Л. Самсоненко


 
Рейтинг@Mail.ru
один уровень назад на два уровня назад на первую страницу