Статья: История исследований и минералогия лунной поверхности

Главными типами геологических структур на Луне являются материки и моря. Темная морская поверхность занимает больше видимой стороны Луны, а на обратной стороне практически отсутствует.

МАТЕРИКИ образуют верхнюю часть лунной коры, состав которой от анортозитов на поверхности до дунитов и троктолитов в основании коры. Мощность этой коры оценивается по данным сети сейсмометров, оставленных на Луне «Аполлонами» и регистрирующих прохождение волн от эндогенных и ударных лунотрясений.

В центре видимой стороны мощность коры в среднем составляет 60 км, в районах морей Нектара и Восточного увеличивается до 80 - 100 км, а на обратной стороне может доходить до 100 - 150 км. Гравиметрические данные, полученные путем доплеровского слежения за скоростями орбитальных аппаратов, свидетельствуют об уменьшении мощности коры примерно вдвое в районах, округлых морей Дождей, Ясности, Восточного и др. В основании коры намечается прерывистый горизонт с повышенной скоростью сейсмических волн.

МОРЯ, занимающие остальные 16% поверхности, - это темные базальтовые равнины с относительно редкими кратерами, расположенные в региональных понижениях, обычно в округлых впадинах лунных бассейнов. Повсюду морские базальты перекрывают более древние материковые структуры. Разница гипсометрических уровней материков и морей объясняется изостатической компенсацией, поскольку плотность базальтов морей больше плотности анортозитов на 0, 3 - 0, 4 г/см3.Однако в некоторых округлых морях присутствуют такие избыточные массы (масконы), что приходится допустить возможность излияния на поверхность 20-км толщи базальтов. Эта оценка представляется завышенной, так как обычно по незатопленным реликтам до базальтовых кратеров в морях можно оценить мощность затопляющих базальтов лишь первыми километрами. Скорее всего, масконы созданы суммой масс поверхностных базальтов и поднятий мантии под этими морями, т. е. уменьшением мощности коры в этих местах, что было, по-видимому, следствием падения астероидов с образованием гигантских чаш бассейнов и последующим изостатическим выравниванием и сопутствующим вулканизмом. В расположении темных морей намечаются две полосы: от Океана Бурь до Моря Облаков и от Моря Дождей через Море Изобилия до Моря Южного. Положение этих полос, видимо, определяется глобальными системами разрывов, облегчавших выход магмы, но то, что базальты заполнили при этом цепочку округлых бассейнов, не является доказательством эндогенной природы этих бассейнов; базальты своей избыточной массой лишь способствовали их сохранению в виде впадин. Лавовые толщи образованы многочисленными потоками, мощность которых достигает 20 - 50 м. Судя по их составу и по экспериментам с плавлением лунных образцов, вязкость потоков была очень малой, сравнимой с вязкостью воды, и поэтому они растекались на огромные расстояния, часто не образуя заметных краевых уступов. В некоторых локальных понижениях формировались лавовые озера глубиной, по крайней мере 200 м (район Моря Восточного), в которых при последующем дренаже лав оставались краевые уступы, отмечающие уровень стояния лав. Кроме темных базальтовых морей, на материках, несомненно, присутствуют и более древние лавовые поля с осветленной поверхностью, вероятно, перекрытой тонкими чехлами выбросов из позднейших ударных бассейнов и кратеров. Относительно молодые ударные мелкие кратеры пробивают эти чехлы и выносят на поверхность темный материал, например, в районе кратеров Шиллер и Варгентин, в окрестностях Моря Нектара и др.. Однако в большинстве случаев эти «древние» моря (по структурным соотношениям древнее темных базальтов морей) не удается отличить от фаций флюидизированных выбросов из бассейнов. Таким образом, мощная материковая кора охватывает всю Луну, не разделяясь, как на Земле, на отдельные «континенты», и лишь в некоторых местах она утончается и перекрывается базальтовыми покровами. Под корой до глубины 800 км лежит мантия, в которой, начиная с глубины примерно 300 км, появляются признаки слабой современной активности, проявляющиеся лунотрясениями. Лунотрясения складываются в два широких размытых пояса, не совпадающих с поясами темных морей. Глубже 800 км, по-видимому, появляется существенное количество расплава, который не пропускает поперечные сейсмические волны.

Ударные кратеры занимают преобладающее место среди структур Луны, заполняя весь диапазон размеров от микрократеров до структур с поперечниками 150 - 300 км. Самые молодые (коперниковские) кратеры размером менее 10 - 15 км имеют простые чашевидные формы и резкие гребни валов, на внешних склонах валов встречаются струйчатые и дюноподобные структуры, крупные глыбы, очевидно, выброшенные из кратера, и вторичные кратеры, образованные такими глыбами; от вторичных кратеров иногда протягиваются «лусы» выбитого глыбами материала. Как правило, эти кратеры окружены светлыми ореолами. У более крупных молодых кратеров с поперечниками до многих десятков километров структура усложняется. В них появляются уплощенные днища с одиночными или множественными центральными горками, террасовидные проседания внутренних стенок, за счет которых увеличивается диаметр первичного кратера, озера застывших расплавов на днищах и на валах. Внешние склоны покрыты струйчатыми, елочковидными, «переплетенными» грядами и бороздами, свидетельствующими о движении материала от центра кратера; за валом сплошного выброса начинаются поля многочисленных вторично-ударных кратеров. Светлые выбросы вторичных кратеров образуют перьевидные формы, радиальные к кратеру, но серия таких форм может сложиться в полосу длиной в сотни километров (кратерный луч), которая не строго радиальна к центральной структуре. Эти кратеры образовались при взрывах метеоритов с выбросом материала коры до глубин в сотни метров и километров.

Плоские днища и центральные горки образуются за счет динамической отдачи в момент взрыва и перераспределения ударных расплавов и последующего инициированного вулканизма. Вещество лучей состоит преимущественно из местного материала, выбитого вторичными кратерами, и в меньшей мере присутствует вещество, выброшенное непосредственно из центрального кратера. С увеличением возраста кратеров их лучи темнеют и исчезают, смешиваясь с реголитом, их кромки валов, террасы и вторичные кратеры сглаживаются и расплываются, днища мельчают, валы разбиваются последующими тектоническими деформациями и перекрываются новыми выбросами - пока кратеры не исчезают совсем. При этом в первую очередь стираются меньшие кратеры, а от первых сотен миллионов лет лунной истории кратеров почти не сохранилось. Несомненно, что интенсивность кратерообразования в начале лунной истории в сотни раз превосходила современную.

БАССЕЙНЫ – это круглые впадины, окруженные несколькими (реже одиночными) кольцевыми хребтами с поперечниками свыше 250 - 300 км, частично или полностью заполненные лавами. Самое молодое и наименее модифицированное из таких образований - это Море Восточное, где лучше всего видны первоначальные структуры бассейнов. Базальты Моря Восточного заполняют центральную часть впадины, окруженной тремя основными кольцевыми хребтами с поперечниками 480 км, 620 км и 930 км. Промежуток между лавами и внутренним кольцом и часть пространства между внутренним и средним кольцом заполнены так называемой бугристо-морщинистой фацией, которая образована ударными расплавами, либо продуктами первой фазы инициированного вулканизма. Между средним и внешним хребтом среди разносортных лав видны остатки с радиально-концентрическими структурами выбросов. Сплошной покров выбросов из этой структуры прослеживается на расстоянии 500 - 1000 км от внешнего хребта, а их объем составляет не менее 1 - 2 млн. км3. Это огромное поле субпаралельных и ветвящихся или переплетающихся валов и борозд, в целом субрадиальных или субконцентрических к центральной впадине. Ряд специфических структур и рисунков, образуемых ими (струйчатые, колосовидные, петлевидные, эшелонированные и др.), говорят о том, что материал выпадал сплошными массами по очень пологим траекториям и после выпадения продолжал движение по поверхности в жидком состоянии. Некоторая часть субрадиальных и субконцентрических структур, видимо, образована тектоническими разрывами, также связанными с формированием кратера. За пределами сплошного выброса рассеяны пятна и полосы дисперсного выброса, а также бесчисленные гроздья и цепочки вторично – ударных кратеров с поперечниками до 20 км: практически они встречаются по всей поверхности Луны, перекрываясь лишь морскими базальтами. Более древние бассейны (впадины Моря Дождей, Нектара и др.) характеризуются более выровненными и «затопленными» центральными частями и менее резкими кольцевыми хребтами. Скульптура выбросов с увеличением возраста бассейна быстро расплывается и исчезает, вероятно, за счет перемещения рыхлого вещества выбросов при лунотрясениях в местные понижения, так что у большинства бассейнов поля выбросов оконтурить не удается. Но при этом становится более четко различимой радиально-концентрическая блоковая структура кольцевых хребтов и прилегающей местности. Некоторые бассейны, особенно на обратной стороне, остались незаполненными базальтами. Раньше их называли особым термином «талассоиды», но они, в принципе, не отличаются от остальных бассейнов. Самые древние из них определяются с большим трудом, и часть их, очевидно, осталась нераспознанной. С бассейнами связаны специфические материковые образования типа формации Кейли. Их породы заполняют понижения с прихотливыми границами, образуя «озера» с ровной поверхностью, как и темные базальты морей. Располагаются они обычно в пределах зон выброса крупных бассейнов, явно перекрывая эти выбросы, но абсолютный временной интервал между выпадением выбросов и образованием «озер» остается неизвестным. Такие покровы могли быть образованы или лавами, родившимися после выпадения выброса, или же отлагаться из флюидизированных туч обломков, перемещавшихся после взрывов астероидов медленнее, чем баллистические выбросы.

Крупномасштабная продолжительная бомбардировка Луны привела к тому, что вещество верхних частей материков сейчас должно быть если не гомогенизировано, то крайне беспорядочно перемешано и по вертикали, и по горизонтали, и состав пород на поверхности в пределах ограниченных участков не отражает состава пород коры под этими участками.

[...]

Выводы

Луна – наиболее изучаемое космическое тело, которое привлекает к исследованию ученых различных областей науки. Времена, когда Луну исследовали астрономы только при помощи телескопов ушли в прошлое. В настоящее время ситуация изменилась. Основой изучения лунной поверхности и состава грунта является изучение оптических характеристик Луны по спектральным данным ее телескопических и космических исследований методами дистанционной, оптической, нейтронной, гамма и рентгеновской спектроскопии и др.. На данном этапе в исследованиях Луны наблюдается особое внимание к подготовке новых космических миссий и построению лунных баз для дальнейшего использования лунных минералов во благо человечества, мощных энергетических установок, оптических и радио обсерваторий.

Данная работа о составе лунной поверхности и некоторых её физических характеристиках, полученных по данным спектральных измерений, показывает возможные способы изучения поверхности и строения Луны оптическими дистанционными методами в настоящее время.

В дальнейшем тема освоения Луны позволит изучить проблемы происхождения и эволюции Луны, Земли и Солнечной системы, освоение Луны будет осуществляться международным сообществам или несколькими странами. Я так же планирую продолжать эту тему в дальнейшем.

Список литературы

1. Жанлука Ранцини, Космос. Сверхновый атлас вселенной. – Москва «Эксмо», 2004

2. Евсюков М.М., Александров Ю.В. Химия и геология планет. – Харьков, 2000

3. Шкуратов Ю.Г. Луна далекая и близкая. – Харьков 2006

4. Энциклопедия для детей «Аванта +», астрономия (том 8). – Москва, 2003

Источники сети Интернет:

1. http://ru.wikipedia.org (раздел Луна).

2. http://pbnet.ru

3. http://selena.sai.msu.ru

4. http://sunsys.narod.ru

5. http://www.astronet.ru

6. http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager2.cgi?id=33&num=493

7. http://www.skeptik.net

8. http://lunar.org.ru/5.html

9. http://full-moon.ru/history.html

10. http://www.astron-nomos.nm.ru