Наука и техника: прошлое и настоящее

Светящиеся точки на Луне

Исследование непонятных вспышек на поверхности Луны может стать в ближайшее время весьма актуальным, если финансовый кризис не скорректирует амбициозные планы лунных экспедиций, о которых заявили и Россия, и США, и Китай. Луна как будто пытается сообщить нам нечто очень важное, и разгадка этого сообщения – вопрос безопасности будущих полётов.

Из истории астрономии известно, что одним из первых астрономических открытий Галилео Галилея стали горы на  Луне. Этим открытием Галилей разрушил ту границу, которая, по представлениям античной и средневековой науки, разделяла несовершенный земной мир от совершенного небесного. Современникам Галилея было трудно согласиться с мыслью, что Луна не  является идеальным шаром, что она похожа на Землю, и вообще допустить, что космический объект можно описывать в привычных нам «земных» образах и понятиях. Вопрос о степени схожести Луны и Земли вплоть до 50-х гг. прошлого столетия считался вопросом сугубо теоретическим, однако же после запуска первого искусственного спутника Земли стал восприниматься как вполне прикладной. Для разрабатывавшихся в то время планов исследования Луны, на первом этапе – автоматическими станциями, требовалась надёжная информация о свойствах лунной поверхности. 

Получить такую информацию удалось в конечном счёте при помощи радиотелескопов. Именно радио­астрономы, представлявшие тогда абсолютно новое направление в изучении ближнего и дальнего космоса, должны были выяснить структуру лунной поверхности и  определить физические характеристики лунного грунта. По сути, требовалось оценить плотность лунного грунта. Согласно одной модели, лунная поверхность была покрыта толстым слоем пыли, согласно другой – напоминала губку. Можно было попытаться определить радиоастрономическими методами электрические характеристики верхнего слоя и использовать эти данные для оценки плотности лунной породы. По этой причине необходимо было выяснить, как плотность лунного грунта связана с его электрическими характеристиками. Получить же такую информацию можно было только в отношении грунтов, находящихся на Земле. А потому радиоастрономам пришлось отвечать ещё и на вопрос, допустимо ли результаты исследований, выполненных на Земле, использовать за её пределами.

Решив, что ответить на него можно только утвердительно, нижегородские (в то время – горьковские) физики из Научно-исследовательского радиофизического института (НИРФИ) выполнили в начале 60-х гг. масштабное исследование разнообразных земных пород и нашли эмпирическое соотношение, которое связывало диэлектрическую проницаемость горной породы с её плотностью. После этого вместе со своими  коллегами из  ФИАНа и  Государственной астрономической обсерватории АН СССР измерили при помощи радиоастрономических методов диэлектрическую проницаемость лунной породы. Будучи убеждёнными, что эмпирическое соотношение должно быть справедливым и за пределами Земли, они оценили, что средняя плотность лунной породы примерно в два раза меньше плотности воды. Эти данные способствовали признанию модели «твёрдой Луны», и именно эта модель позволила СССР обеспечить мягкую посадку автоматических аппаратов на её поверхность. 

За прошедшие с тех пор четыре десятилетия объём информации о происходящем на Луне многократно возрос. Однако многие весьма важные вопросы остаются без ответа, и таинственные вспышки на Луне  — один из них. Первые свидетельства о странном свечении лунной поверхности зафиксированы в Х в. монахами одного из английских монастырей. Заметили яркое свечение неподалёку от кратера Аристарх и  астронавты космического корабля «Аполлон-11» во время облёта Луны. Что это за вспышки, и действительно ли они происходят на поверхности Луны? А может быть, мы имеем  дело с оптической иллюзией? На этот вопрос попытался ответить Эрлин Кроттс – астрофизик и космолог, работающий в Колумбийском университете. Он проанализировал более полутора тысяч описаний вспышек, которые были сделаны уже после полёта кораблей «Аполлон».

Разные источники указывают разную длительность вспышек – от минуты до нескольких часов, – причём яркость таинственного свечения может и ослабевать, и усиливаться. В то же время эти описания не вполне надёжны, поскольку принадлежат в основном астрономам-любителям, которые в своих наблюдениях не всегда следуют стандартам, принятым в наблюдательной астрономии. Кроттс решил выявить наиболее надёжные из всех наблюдений, иначе говоря, выяснить, существуют ли на поверхности Луны такие участки, вспышки на которых были бы упомянуты независимыми наблюдателями. Он сделал соответствующую обработку и в отношении современных наблюдений, и в отношении проводившихся в прошлом. В  итоге ему удалось выделить шесть участков лунной поверхности, упоминавшихся  разными наблюдателями. В каждом втором из «отфильтрованных» Кроттсом наблюдений упоминался 45-километровый кратер Аристарх, в каждом четвёртом – 100-километровый кратер Платон. Весьма часто упоминались также море Кризисов, кратеры Гримальди, Тихо, Коперник и Кеплер. 

Далее Кроттс решил выяснить, упоминаются ли где-нибудь ещё выявленные им участки лунной поверхности. Оказалось, что именно на этих участках наблюдались эпизодические выбросы радиоактивного радона. Почти в 50% случаев таким участком был кратер Аристарх. Радоновые выбросы фиксировали  детекторы альфа-частиц, размещённые на  космических кораблях «Аполлон-15», «Аполлон-16» и на лунном орбитальном аппарате «Лунар-Проспектор» (1998 г.). Но как выбросы радона могут быть связаны с загадочными вспышками? Кроттс считает, что радон попадает на поверхность Луны через трещины в лунной коре и что непосредственно перед выходом его давление становится достаточно большим. 

Расчёты показали, что 500 кг  газа, вышедшего за пределы лунной поверхности, могут сформировать газопылевое облако в несколько километров. Время существования такого облака 5–10 мин, – такую продолжительность вспышек указывает и большинство наблюдателей. Наличие же облака может влиять на отражательные способности лунной поверхности. 

Непонятно, однако, откуда в недрах Луны появился радон. Хорошо известно, что это промежуточный продукт распада радиоактивного урана, а потому логично предположить, что в скальных породах Луны присутствует некоторое количество урана. Остаётся лишь понять причину повышенной концентрации продуктов радиоактивного распада урана в нескольких участках выхода на лунную поверхность.

В поисках этой причины Кроттс склонен согласиться с теми специалистами по геологии Луны, которые не считают её (в отличие от Земли) геологически «мёртвым» космическим телом. Он убеждён, что следует тщательно изучить вопрос о существовании на Луне остаточного вулканизма, проявляющегося, например, в выбросах радона. Именно с выбросами Аристарха связывают обычно образование основной массы лавы западных морей, происходившее приблизительно 3 млрд лет назад. 

Проверяя свою гипотезу, Кроттс оценил эффект гравитационного воздействия Земли. По его оценкам, за один год гравитационные силы обеспечивают перемещение около 10 000 т лунной породы, что, в свою очередь, может привести к высвобождению 100 т газа. 

В настоящее время Кроттс вместе с несколькими астрофизиками и геологами исследует Луну с помощью чилийского робототелескопа с 10-метровым зеркалом. Телескоп осуществляет непрерывное сканирование лунной поверхности, и  Кроттс предполагает организовать аналогичные наблюдения в разных, географически удалённых друг от друга частях земного шара. Он рассчитывает, что сеть телескопов позволит зарегистрировать все «эпизодические» вспышки, что существенно облегчит анализ необычного явления. Если национальные космические агентства всё же приступят к детальному планированию лунных экспедиций, данные подобных исследований существенно уменьшат фактор риска, обусловленный конкретным местом прилунения посадочного модуля.

Сделанное художником изображение будущей базы на Луне.
Иллюстрация: Pat Rawlings, NASA [www.lpi.usra.edu/education/explore/moon/]