До запуска автоматической межпланетной станции Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) считалось, что поверхность Луны на протяжении человеческой истории менялась незначительно, и что эрозионные процессы длятся сотни, тысячи или даже сотни миллионов лет, прежде чем значительно изменить поверхность. Сейчас с помощью изображений с метровым масштабом, полученных с помощью узкоугольной камеры LRO (Narrow Angle Camera NAC), удалось обнаружить небольшие изменения поверхности, которые преобразуют Луну намного быстрее, чем считалось ранее. Сравнив изображения «до» и «после», полученные NAC, было обнаружено более 200 метеоритных кратеров, образованных за время миссии LRO. Размеры этих новых кратеров варьируются от нескольких метров до 43 метров в диаметре.
Проанализировав количество новых кратеров и их размер, а также время между фотографиями «до/после», мы вычислили текущую скорость образования кратеров на Луне. Знание количества кратеров, образующихся каждый год, важно при подсчете точного геологического возраста более молодых регионов. Во время нашего исследования мы обнаружили больше новых кратеров, чем предсказывали модели их образования. Образцы горных пород, полученные при подсчете кратеров, могут оказаться даже моложе, чем предполагалось до того. Однако для большей точности нам необходимо еще несколько лет исследований, а также открытий новых кратеров.
Мы обнаружили, что новые метеоритные кратеры могут быть окружены выброшенными материалами с измененными отражающими свойствами. Многие метеоритные кратеры большего размера (>10 метров в диаметре) образуют до четырех отчётливых светлых или темных зон. Эти зоны лучше всего видны на изображениях «до/после». Ближе всего к месту удара обычно находятся зоны и интенсивного, и малого отражения. Обе зоны образовались из породы, выброшенной метеоритом во время удара, и разлетелись на расстояние пяти радиусов от кратера.
За пределами зон отражения, близкими к кратеру (известными как проксимальные зоны), есть еще одна или две зоны отражения (также с интенсивным и малым отражением, их называют дистальные зоны). Участки дистального отражения практически невозможно различить только на фото «после», но изображения «до/после» четко показывают их величину и форму. Проанализировав многочисленные места ударов, нам удалось увидеть, что в некоторых случаях отдалённые от кратеров участки располагаются параллельно небольшим естественным препятствиям, показывая, что материал двигался по траектории, почти параллельной земле. Такой вид траектории является единственно возможным, если материал выбрасывается при начальной фазе выброса материала. Выброс происходит в тот момент, когда метеорит соприкасается с поверхностью на высоких скоростях (в среднем 16 км/с или 57 936 км/ч!). Выброс содержит измельченный и расплавленный камень и движется равномерно (иногда быстрее скорости изначального ударного источника) над поверхностью, разрушая верхний слой лунного реголита (грунта) и изменяя его отражающие свойства. Внешнюю зону интенсивного отражения, образованную ударом, можно сравнить с яркими областями, образующимися вокруг места приземления космического аппарата, выхлопные газы которого изменяют отражающие свойства поверхности во время снижения.
Помимо обнаружения метеоритных кратеров и участков их выброса, мы также заметили многочисленные изменения поверхности, которые назвали пятнами. У этих пятен отсутствуют четкие края, и, скорее всего, они произошли от небольших метеоритов. Плотные скопления этих пятен образуются вокруг мест новых ударов, и многие из них могут являться вторичными изменениями, вызванными объектами, выброшенными из первичных метеоритных ударов неподалеку. Из 14 000 изображений «до/после» NAC на данный момент мы выявили около 47 000 пятен. Мы посчитали скорость их накопления с течением времени и, измерив их размер, пришли к выводу о том, на какой глубине находится каждое из пятен. По оценкам этого показателя, а также частоты формирования кратеров мы рассчитали, сколько времени займет «вспашка» верхних сантиметров реголита. Непрекращающаяся бомбардировка перемешает более 99% поверхности в течение примерно 81 000 лет. Это значительно быстрее, чем показывают ранние модели, рассматривающие перемешивание только от микрометеоритов и не берущие во внимание действие небольших вторичных метеоритов (пятен).
Пересмотр показателей «вспашки» важен при анализе дистанционных наблюдений (например, данных с камер со спектрометрами рентген- и гамма-излучения), которые исследуют верхний пласт реголита. Кроме того, данные, об интенсивности бомбардировки – важная информация для будущих разработчиков лунных баз – поверхностные модули проектируют так, чтобы они могли выдержать удары мелких частиц метеоритов скоростью до 500 м/с. К тому же повышенные темпы изменения поверхности означают, что следы космонавтов и планетоходов исчезнут не через миллионы, а через несколько десятков тысяч лет.
В ходе новых продленных миссий LRO продолжит проводить наблюдения. Чем больше продолжается полет, тем выше вероятность найти следы более крупных метеоритов, которые реже появляются на Луне. Эти открытия позволят нам впоследствии уточнить показатели скоростей соударения метеоритов с поверхностью и исследовать детали образования метеоритных кратеров – важнейшего процесса формирования планетных тел по всей Солнечной системе.
Источник lroc.sese.asu.edu
Перевод Ольга Шатерникова