Есть ли у Луны атмосфера? Любой школьник сразу ответит, что нет. Но мы уже немного говорили о том, сколь обманчивы простые ответы.
Строго говоря, атмосфера у нашего спутника всё-таки есть, и речь не только об облаке пыли. Холодной лунной ночью в кубическом сантиметре пространства над поверхностью Селены мечутся сотни тысяч частиц газа, в основном водорода и гелия (между прочим, днём их становится меньше в десять раз).
Много это или мало? В тысячи раз больше, чем в межпланетном пространстве, что и даёт возможность говорить о газовой оболочке, правда, очень разрежённой. Но всё же эта концентрация газов в сотни триллионов раз меньше, чем у поверхности Земли.
Вспомним драматическую историю рождения "царицы ночей". Более четырёх миллиардов лет назад в Землю врезалась другая планета – Тейя. От колоссального удара "космическая гостья" полностью испарилась. Будущую колыбель человечества окутало облако раскалённых газов, поверхность превратилась в океан магмы, температура которого составляла более пяти тысяч градусов.
Потом на Землю обрушились ливни из расплавленного вещества двух планет. В первую очередь выпали самые тяжёлые элементы. Именно поэтому у Земли такое большое железное ядро – оно содержит не только исконно земное железо, но и всё тейянское. Из того же вещества, что не упало на нашу родную планету, в конце концов образовалась Луна.
В тот момент она находилась всего в 24 тысячах километров от Земли – в 16 раз ближе, чем теперь. Полная Луна была внушительным зрелищем, занимая на небе в 250 раз большую площадь, чем сегодня. Жаль, что любоваться этим зрелищем было некому, хотя ночь и наступала часто – сутки длились всего пять часов.
Постепенно Луна отдалялась от Земли, что она, кстати, делает и сегодня со скоростью четыре сантиметра в год. По мере увеличения дистанции растёт и продолжительность суток (и прямо сейчас тоже). Всё это объясняется гравитационным взаимодействием Земли и Луны и законом сохранения момента импульса, но мы сейчас не будем вдаваться в детали и выписывать уравнения.
Такая теория происхождения Луны сейчас практически общепринята, поскольку позволяет одним махом объяснить множество самых разнообразных фактов, от огромного наклона земной оси до сходства земных пород с лунными. Впрочем, по мнению некоторых учёных, таких столкновений могло быть несколько.
Могла ли быть плотная атмосфера у тела, сконденсировавшегося из облака раскалённого газа? Казалось бы, вода и другие "летучие вещества", как их называют за низкую температуру плавления, должны были полностью рассеяться в космосе. Но интуиция снова нас подводит.
Анализ лунного грунта показывает, что изначально в лунной магме было 750 частей воды на миллион, что сопоставимо со многими земными вулканическими породами. Между прочим, и у Земли до Великого Столкновения, по самым скромным подсчётам, было более чем в сто раз больше "летучих веществ", чем теперь. Впрочем, внутри нашей планеты всё ещё очень много воды.
Так могла ли в прошлом у Луны быть плотная атмосфера, образовавшаяся, как и земная, при дегазации вулканических лав? Новое исследование показывает, что да.
Научная группа под руководством Дебры Нидхэм (Debra Needham) из NASA рассчитала количество газов, которые выделялись при образовании Моря Ясности и Моря Дождей. Эти тёмные области на поверхности Луны и в самом деле можно назвать морями, только наполнены они не водой, а застывшей магмой, излившейся 3,8 и 3,5 миллиарда лет назад, соответственно.
Исследователи опирались на результаты предшественников, вычислявших структуру слоёв базальта в лунных морях. При этом использовались данные аппарата LOLA, составившего трёхмерные карты лунного рельефа с помощью лазера, зонда GRAIL, выполнявшего точные измерения лунной гравитации, и некоторых других космических аппаратов.
С помощью всех этих данных было установлено, сколько раскалённой лавы вылилось на лунную поверхность в разные периоды времени. Оставалось учесть количество газов, которое могло из неё выделиться. Этот вопрос также был уже исследован при изучении образцов, добытых экипажами 15-го и 17-го "Аполлонов".
Команда Нидхэм свела эти данные воедино и выяснила, с какой скоростью в атмосферу Луны поступало "дыхание лавы". Затем исследователи сосчитали, как менялась её плотность с учётом гравитации спутника Земли.
Расчёты учёных свидетельствуют, что газы выделялись быстрее, чем маленькая Луна теряла их в межпланетном пространстве. Пик плотности атмосферы был пройден 3,5 миллиарда лет назад. В те времена атмосферное давление на поверхности Селены было в 1,5 раза выше, чем сегодня на Марсе. Газовая оболочка постепенно рассеивалась, но, чтобы прийти к нынешнему плачевному состоянию, ей понадобилось 70 миллионов лет. Как отмечают авторы, их исследование заставляет кардинально пересмотреть взгляд на Луну как на принципиально безвоздушное небесное тело.
Детали исследования изложены в научной статье, принятой к публикации в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Результаты авторов имеют и практическое значение. Они позволяют предположить, что на полюсах Луны имеются крупные запасы водяного льда. Ведь один из основных компонентов вулканических газов – вода (из них, кстати говоря, и образовались земные океаны). Вода есть и в вулканических отложениях нашего спутника, но содержание её столь мало, что добыча вряд ли окажется рентабельной для будущих колонистов. Другое дело – лёд в кратерах. Точно известно, что он там есть , но вот по поводу его количества нет надёжных данных. Работа Нидхэм и коллег вселяет оптимизм, быть может, достаточный, чтобы на водные ресурсы Луны могли рассчитывать переселенцы.
Между прочим, есть на поверхности Селены и более экзотический источник воды – её там в прямом смысле создаёт Солнце. А ещё на Луне не так давно обнаружили древнейший земной кислород. Вероятно, ночная прелестница готовит нам ещё немало открытий.
