Учёные наконец-то выяснили, что находится в сердце Луны: твёрдый шар из железа, по плотности подобный внутреннему ядру Земли. Это открытие, опубликованное в журнале Nature в мае 2023 года, разрешило давний спор и проливает свет на историю Луны, потенциально давая подсказки о ранней Солнечной системе.
На протяжении десятилетий исследователи спорили о том, является ли ядро Луны полностью жидким или содержит твёрдый внутренний слой. Миссии «Аполлона» предоставили некоторые сейсмические данные от лунных землетрясений, но их разрешение было слишком низким для окончательного определения состояния ядра. Модели с полностью жидкими и частично твёрдыми ядрами одинаково хорошо соответствовали имеющейся информации.
Чтобы получить более чёткое представление, астроном Артур Бриа и его команда из Французского национального центра научных исследований объединили данные из различных источников:
- Эксперименты лазерной дальномерной межевания Луны: Эти эксперименты отслеживают точное расстояние между Землёй и Луной, обнаруживая тонкие изменения, вызванные гравитационными взаимодействиями.
- Космические миссии: Данные разных космических миссий внесли вклад в комплексное понимание физических характеристик Луны.
- Методы моделирования: Используя сложные компьютерные модели, исследователи сравнивали различные составы ядра с собранными наблюдательными данными.
Модели, которые лучше всего соответствовали наблюдаемым данным, указывали на несколько ключевых выводов:
- Глубокое переворот мантии: Модели предполагают активную циркуляцию в глубоких слоях мантии Луны — более плотные материалы опускаются к центру, а менее плотные поднимаются вверх. Этот процесс, известный как переворот, объясняет распределение некоторых элементов в вулканических районах на Луне. Команда Бриа добавляет ещё одно доказательство этой теории.
- Земли-подобная структура: Наиболее убедительно, данные подтверждали структуру ядра, удивительно похожую на земную: жидкое внешнее ядро, окружающее твёрдое внутреннее ядро.
Радиус внешнего ядра оценивается примерно в 362 километра, а внутреннего — около 258 километров, что составляет примерно 15% от общего радиуса Луны. Плотность этого железосодержащего внутреннего ядра составляет около 7822 килограмма на кубический метр, близка к плотности земного внутреннего ядра.
Это открытие повторяет более ранние исследования 2011 года NASA-cientist Renee Weber, которая также нашла свидетельства твёрдого внутреннего ядра, используя продвинутый сейсмологический анализ данных «Аполлона». Команда Бриа ещё больше укрепляет это заключение.
Последствия для понимания Луны глубоки: наличие твёрдого внутреннего ядра имеет существенные последствия для того, как и почему Луна потеряла своё магнитное поле миллиарды лет назад. Магнитное поле возникает из-за движения и конвекции расплавленного материала в ядре, поэтому состав лунного ядра является ключом к разгадке этой тайны.
Будущие лунные миссии обещают более прямые сейсмические исследования, которые окончательно подтвердят эти выводы.
