7. Місячний грунт та його вивчення

Місяць став першим об’єктом до якого направились автоматичні зонди. 2 січня 1959 року радянський зонд «Луна – 1», пройшов на близькій відстані від поверхні Місяця, потім «Луна - 2» досягнув його поверхні, а в жовтні 1959 року «Луна - 3» сфотографував частину невидимої з Землі сторони Місяця. За цими знімками була складена, перша в світі, карта зворотної сторони Місяця, на якій великим кратерам були при своєї імена на честь Ціолковського, Попова, Склодовського, Кюрі та інших. Два темних утворення отримали назву море Москви та Море Мрії. В 1964 – 1965 роках американські зонди «Рейнджер – 7, 8 і 9» детально сфотографували невеликі ділянки поверхні видимої сторони Місяця, наближаючись до нього без гальмування. Тоді ще не вміли здійснювати м’яку посадку, і зонди розбивалися. В лютому 1966 року вперше здійснили м’яку посадку «Луна - 9», що передала на Землю панораму оточуючої місцевості. Через чотири місяці посадку здійснив і американський апарат «Сервейер - 1». До того часу «Зонд - 3» завершив фотографування зворотної сторони Місяця, а детальну зйомку всієї його поверхні здійснили в 1966 – 1967 роках п’ять зондів «Лунар Орбитер».

Спостерігаючи за рухом штучних супутників Місяця, астрономи дослідили особливості його гравітаційного поля й виявили області з аномальними значеннями сили тяжіння, так звані маскони (від англ. mass concentration), що збігаються за положеннями з коловими морями. П’ять автоматичних станцій «Сервейер» сіли й різних точках видимої півкулі Місяця й допомогли вибрати місце для посадки пілотованих кораблів «Аполлон». Вперше місячний модуль «Аполлона – 11» із двома астронавтами опустився на поверхню Моря Спокою 20 липня 1969 року. Нейл Армстронг і Едвін Олдрін стали першими людьми, які ступили на поверхню нашого небесного сусіда. Всього до Місяця літало 27 астронавтів, із них 12 побували на його поверхні. У результаті шести вдалих експедицій за програмою «Аполлон» на Землю доставлено 382 кг місячної породи.

Крім цього зразки місячної породи вагою по кілька сотень грамів були доставлені на Землю автоматичними станціями «Луна - 16, 20 і 24». Керовані із Землі самохідні апарати «Луноход - 1 і 2» (доставлені «Луной - 17 і 21») досліджували властивості місячного ґрунту уздовж трас довжиною в кілька десятків кілометрів. Період активних досліджень Місяця космічними засобами завершився до 1976 року. Відновилися дослідження лише в 1990 р. із запуском першого японського зонда «Мусес А». Потім спектральні знімки значної частини Місяця, необхідні для визначення хімічного складу його порід, передав на Землю зонд «Галилео», що направлявся до Юпітера. Супутники Місяця «Клементина» ( 1994 р.) і «Лунар Проспектор» ( 1998 р.) виконали детальне фотографування усієї поверхні з розширенням до 250 м у видимому й інфрачервоному діапазонах; виміряли висоти рельєфу й уточнили гравітаційне поле Місяця. Виміри «Клементини» в районі південного полюса показали, що на дні глибоких кратерів можуть бути частинки водяного льоду. Нейтронний спектрометр «Лунар Проспектора», спеціально призначений для визначення водяного льоду, підтвердив, що близько південного полюса на площі більш 15000 кв. км дійсно може бути лід, а в районі північного полюса площа льоду навіть удвічі більша. Лід швидше за все був занесений на Місяць кометами. Дослідження Місяця безсумнівно будуть тривати.

У результаті всіх цих досліджень ми тепер багато чого знаємо про рельєф Місяця, про склад його поверхні, про його внутрішню будову, але як і раніше мало знаємо про його походження. Вивчення зразків, доставлених з різних районів показало, що Місяць має той же вік, що й Земля — близько 4,5 млрд років.

На самій ранній стадії існуванні Місяця відбулася глобальна магматична диференціація місячної кулі, у результаті якої сформувалися кора й верхня мантія. Це супроводжувалося інтенсивним метеоритним бомбардуванням. Більшість великих материкових кратерів і величезні «морські» западини з'явилися в ту епоху.

Світла місячна кора, що зберіглася в області сучасних місячних мате­риків складена породами анортозитового складу, щільність яких (2,9 г/см³) менше середньої густини Місяця. На видимої стороні кора має товщину 60 км, а на зворотній близько 100 км. Приблизно 3 млрд років тому з надр Місяця на поверхню вилили базальтові лави, що складають западини морів. Щільність морських бальзамів 3,3 г/см³. Базальтові лави покривають близько 17% усієї площі Місяця, причому на видимій півкулі вони становлять 30%, а на зворотному менш 3%. Таким чином, для Місяця характерна глобальна асиметрії в розподілі лавових потоків. У результаті безперервного бомбардування метеоритами на поверхні Місяця утворився пухкий шар з роздроблених порід - реголіт, товщиною 2 - 3 м. Цей шар має низьку теплопровідність; тому, незважаючи на велику різницю між денною (4 - 130°С) і нічною (- 170°С) температурою поверхні, на глибин близько 1 м температура майже постійна, близько - 15°С.

У Місяця практично відсутнє глобальне магнітне поле; є лише слабкі місцеві магнітні аномалії. Природня сейсмічна активність Місяця неві. лику. Виділяють два основні типи лунотрясенний: перший пов'язаний із процесами в глибоких надрах. Кілька десятків вогнищ виявлено на глибині 600-800 км важливу роль тут відіграють приливні деформації. Коливання другого типу викликані рухами в місячній корі.

Вивчення зразків місячних порід показало, що по елементному й мінералогічному складу вони дуже близькі до земних порід типу базальтів, норитов і анортозитів, але є й істотні відмінності. Місячні морські базальти виділяються високим змістом окислів заліза, а іноді й окислів титану яких у земних базальтах значно менше. Норіти — це неморські базальти, що відрізняються високим змістом окислів алюмінію. Деякі зразки базальтових і норитовых місячних порід мають підвищений вміст калію, рідкісноземельних елементів і фосфору. Анортозити служать земним аналогом материкової речовини Місяця.

З'ясуванням питань, пов'язаних з походженням і еволюцією різних утворів місячної поверхні, займається селенологія. Великий інтерес представляє питання про походження самого Місяця. Колись уважали, що Місяць утворювався в результаті відторгнення від Землі частини її маси ( під дією відцентрової сили) і навіть указували на западину Тихого океану як на місце можливого відриву Місяця. Пізніше вважалися, що Місяць утворювався як другий центр конденсації речовини при утворі самої Землі. Спочатку цей центр був на невеликій відстані від Землі, а потім у результаті приливного тертя Місяць поступово вийшов на свою нинішню відстань, причому період її обертання навколо осі став у точності дорівнює періоду її обігу навколо Землі. В останні роки серйозно розглядається гіпотеза утвору Місяця з речовини, викинутої прото-землею при зіткненні з якимось великим тілом, подібним Марса. Треба вважатися, у цій області ще є місце для нових ідей.

Подальшу еволюцію системи Земля-Місяць під дією приливної сили можна уявити собі в такий спосіб. Земля сповільнить внаслідок приливного тертя своє обертання, а Місяць під дією припливів поступово віддалиться від Землі. Коли період обертання Землі зрівняється з орбітальним періодом Місяця (це відбудеться, коли обоє вони стануть близькі до нинішніх 50 доби), настане деяка рівновага. Подальша приливна еволюція буде вже зв'язана тільки із притяганням Сонця.