Кубанский государственный технологический университет

Тайну образования Луны, недораскрытую SMART-1, разгадает Chandrayaan

23-12-2011
Участки лунной поверхности, отсканированные D-CIXS (изображение с сайта www.universetoday.com)

Астрономов с давних времен интересует вопрос, образовалась ли Луна в результате столкновения Земли с другим космическим телом или же просто была захвачена гравитацией нашей планеты? Чтобы приблизиться к разгадке старой тайны, необходимо в точности знать химический состав лунной поверхности. Подробный анализ некоторых участков Луны удалось сделать при помощи инструмента D-CIXS (Compact Imaging X-ray Spectrometer), установленного на борту космического корабля SMART-1, заканчивающего свою миссию. То, что не удалось SMART-1, сможет выполнить индийский зонд Chandrayaan, который предполагается отправить к Луне в конце 2007 года.

SMART-1, находящийся на орбите вокруг Луны уже почти два года (с 15 ноября 2004 года; к реализации программы научных исследований зонд приступил в марте 2005 года), заканчивает свою миссию. В воскресенье 3 сентября аппарат рухнет на поверхность Луны, даже своим падением принеся пользу науке, поскольку даст возможность изучить состав выброшенного от удара вещества.

Основным же родом деятельности SMART-1 в течение всей миссии было изучение лунной поверхности с орбиты, в частности ее состава. Чтобы определить наличие того или иного элемента на исследуемом участке Луны, инструмент D-CIXS (произносится «ди-кикс») производил его сканирование в рентгеновской части спектра.

Принцип работы D-CIXS достаточно прост. Рентгеновская эмиссия Солнца «возбуждает» на лунной поверхности химические элементы, которые переизлучают в рентгене на других, характерных для каждого из элементов, длинах волн. Чем сильнее рентгеновское излучение от Солнца, тем лучше для подобного рода исследований. D-CIXS улавливает измененные лучи и присваивает их соответствующему химическому элементу. Затем полученные данные передаются на Землю.

Таким образом, ученые обнаружили на отдельных участках поверхности Луны кальций, а также алюминий, магний и кремний. Обнаружению кальция помогла солнечная вспышка 15 января 2005 года, сгенерировавшая мощный поток рентгеновского излучения, который достиг Луны, когда SMART-1 пролетал над Морем Кризисов.

Это была двойная удача, так как в Море Кризисов 30 лет назад брала грунт межпланетная станция «Луна-24». Мощная вспышка на Солнце породила ответное излучение, и D-CIXS уверенно зафиксировал в составе грунта кальций. Сравнив количественное содержание этого элемента в доставленных на Землю «Луной-24» образцах с тем, которое обнаружил SMART-1, ученые пришли к выводу, что оно практически одинаково. Это означало, что точность прибора весьма высока, и полученным данным можно верить.

Спектрометр D-CIXS, чудо миниатюризации, весь помещается в куб с гранью 15 см (фото с сайта www.sstd.rl.ac.uk)

Помимо Моря Кризисов SMART-1 пролетал и над другими участками, где делали заборы грунта рукотворные аппараты с Земли. Количество кальция в составе грунта, доставленного на Землю «Луной-20», также совпало с данными анализа, проделанным D-CIXS, во время пролета над местом прилунения этой межпланетной станции. После этого, ученые окончательно убедились в справедливости полученных данных о составе лунных морей.

Американские астронавты, побывав на Луне, тоже доставили лунный грунт в научные лаборатории Земли. Поначалу, изучая эти образцы, ученые были поражены их сходством с веществом земной коры у ее границы с мантией. Подобный факт породил гипотезу о том, что Луна образовалась от встречи Земли с массивным телом размером с Марс.

Но чем дальше проходило изучение, тем больше выявлялось несоответствий, особенно по части изотопного состава сравниваемых кусочков разных небесных тел. Тогда ученые решили, что проб с небольшого участка, возможно обладающего специфическим составом лунного вещества (из-за каких-либо местных условий), явно недостаточно, чтобы делать глобальные выводы.

Значит, необходимо сканирование и регистрация «отраженных» рентгеновских лучей на всей поверхности Луны. Только тогда можно будет точно сопоставить химический состав Земли и Луны и только тогда можно будет уверенно говорить о происхождении Луны. Удивительно, но об образовании далеких объектов мы знаем больше, чем о ближайшей небесной соседке!

SMART-1 уже не справится с задачей картографии лунной поверхности по выделенным элементам: у него осталось слишком мало времени. Тем не менее он успел проделать часть работы, и Луну уже можно рассматривать в виде карты распределения на ней упомянутых выше химических элементов. В связи с этим появилась возможность направлять будущие зонды в те места лунной поверхности, которые уже проанализировал SMART-1. Но все же D-CIXS, имеющий размеры автомобильной магнитолы, не совсем подходящий инструмент для масштабных исследований, обладающий к тому же весьма низкой чувствительностью.

Все точки над «i» должен расставить первый индийский зонд Chandrayaan, который предполагается отправить к Луне в конце 2007 года. Европейское космическое агентство планирует установить на борту зонда усовершенствованный прибор, гораздо более чувствительный и лучше «разбирающийся» в таблице Менделеева.

Chandrayaan «перекроет» места посадок всех аппаратов, которые когда-либо опускались на Луну для забора или анализа грунта, и произведет картографирование остальной части лунной поверхности. Только после этого планетологи смогут точно сказать, является ли ночное светило отпрыском Земли или нашедшим рядом с ней пристанище самостоятельным небесным телом.

Источник: Linking the Formation of the Earth and Moon // Universe Today, 18.08.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

‹‹