США и Советское исследование Луны
В последние десятилетия Луну посещали многие космические аппараты. Самый первый, Lunik 1, был советским, и в 1959 году он обогнул наш спутник на расстоянии 6000 километров. За ним последовали многие другие зонды Lunik, Luna, Zond или Ranger в 1960-х годах. В частности, зонд Lunik 3 был первый, в 1959 году, который сделал снимки скрытой от нас стороны Луны.
Первым аппаратом, который плавно приземлился на поверхность, был Luna 9 в 1966 году, за которым быстро последовали другие зонды Luna и зонды US Surveyor. Первым зондом, который должен был быть выведен на орбиту, была Луна 10 в 1966 году.
Миссии Аполлона
Кульминацией исследования Луны, конечно же, стала высадка человека на Луну, которая состаялась 20 июля 1969 года во время миссии «Аполлон-11». Всего с 1969 по 1972 годы на поверхность Луны приземлились шесть зондов. Эти миссии были в основном символическими и политическими, поскольку происходили в эпоху холодной войны. Но, безусловно, они предоставили возможность для множества исследований, особенно лунной атмосферы, ее магнитного поля, ее внутренней структуры или солнечного ветра.
Эти шесть миссий также позволили собрать образцы с поверхности Луны.
Клементинская миссия
Космический аппарат "Клементина", созданный в результате сотрудничества между НАСА и военными учреждениями, провел в 1994 году два месяца на орбите вокруг нашего спутника. В частности, он делал снимки поверхности Луны в четырех длинах волн и проводил лазерные альтиметрические измерения.
Эти наблюдения позволили составить минералогическую карту поверхности Луны, а также её топографическую карту. К сожалению, проблема, возникшая с компьютером помешала Клементине завершить вторую часть своей миссии.
Лунная разведывательная миссия
В 1998 году космический аппарат «Лунный проспект» вращался вокруг Луны в течение 18 месяцев, чтобы изучить состав поверхности, измерить магнитное поле и проанализировать изменения в гравитационном поле Луны.
Одним из наиболее важных результатов было обнаружение высоких концентраций водорода на обоих полюсах, что свидетельствует о наличии значительного количества льда в некоторых кратерах, внутренняя часть которых никогда не освещается и не нагревается солнцем.
Миссия закончилась, когда зонд врезался в кратер возле Южного полюса. Ученые надеялись вызвать появление водяного пара из возможных слоев льда, но наблюдения с Земли ничего не обнаружили.
Миссия GRAIL
Два зонда GRAIL (Лаборатория гравитационного восстановления и внутренних дел) были запущены на орбиту вокруг Луны 31 декабря 2011 года и 1 января 2012 года. Они полетели в тесной формации с разделением максимум всего 225 километров. Благодаря радиосвязи они очень точно измерили свое взаимное расстояние и изменения на орбите.
Эти изменения в расстоянии происходят из-за незначительных колебаний локальной гравитации, когда зонды летают над различными областями Луны, особенно горами, кратерами, равнинами и другими подземными структурами. Таким образом, вариации расстояния позволяют анализировать распределение массы в переполненных областях и изучать геологическое строение Луны. Эти наблюдения улучшили наши знания о внутренней структуре нашего спутника, его ядре и морях.
Поверхность Луны
Атмосфера Луны очень слабая, с наличием таких газов, т как аргон, неон или гелий. Гравитация нашего спутника действительно слишком слаба, чтобы сохранить значительную атмосферу, и солнечный ветер уже давно сместил некоторые остаточные следы.
Это отсутствие атмосферы является причиной очень большой тепловой амплитуды - температуры от -170 градусов по Цельсию на ночной стороне до 120 градусов на стороне, подверженной воздействию Солнца.
Магнитное поле Луны очень слабое и сильно варьируется в зависимости от региона. Анализ лунных пород, однако, показал, что луна испытывала более сильное поле в то время, когда ее железное ядро было жидким и вращалось. Это поле, однако, почти полностью исчезло, потому что ядро окончательно остыло и затвердело.
Кратеры луны
Поверхность Луны сегодня хорошо изучена. Орбитальные зонды картировали его очень точно, и детальный анализ пород Луны был проведен либо на месте с помощью некоторых зондов, либо на Земле благодаря полученным образцам.
Два элемента, которые характеризуют лунную поверхность это наличие множества кратеров всех размеров и огромных темных пространств, называемых лунными морями.
С Земли видны несколько десятков тысяч кратеров диаметром более одного километра. Исследования выявили миллионы кратеров меньшего размера.
Происхождение кратеров долгое время вызывало споры между последователями вулканического происхождения и сторонниками метеоритного происхождения, но в конечном итоге именно последний вариант был сохранен в большинстве случаев.
Наличие кратеров объясняется тем, что никакая атмосфера не препятствует тому, чтобы маленькие метеориты достигали поверхности Луны. Кроме того, лунная поверхность не подвержена эрозии или тектонике плит , и эти кратеры сохраняются на миллиарды лет.
Лунные моря
Пристальное наблюдение за так называемыми морями показало, что это просто большие тёмные пространства между скалами. Их размеры впечатляют, самое большое «море» достигает в диаметре более 1100 километров.
Луна родился 4,6 миллиарда лет назад, как и другие тела Солнечной системы. В течение первых 800 миллионов лет она подвергалась интенсивной метеоритной бомбардировке, которая покрывала кратеры только что сформировавшейся твердой поверхности. 3,8 миллиарда лет назад интенсивность бомбардировок уменьшилась до нескольких спорадических ударов.
В течение следующих 800 миллионов лет в центре Луны происходили бурные реакции. Тепло, выделяемое при распаде радиоактивных ядер, содержащихся в горных породах, вызывало таяние горных пород под поверхностью.
Затем эти горные породы поднялись на поверхность в форме лавы и заполнили огромные равнины. Так образовались моря.
В течение последних трех миллиардов лет метеорная активность была очень слабой, о чем свидетельствует поверхность морей, которая очень мало покрыта кратерами.
Скрытая сторона Луны почти полностью лишена морей. Это объясняется тем, что там кора толще и, возможно, помешала лаве подняться на поверхность.
Внутренняя структура Луны
Сейсмографы, размещенные на поверхности Луны, обнаружили очень небольшие внутренние сотрясения. Большинство из них, вероятно происходят, из-за деформации лунного шара под действием силы тяжести нашей планеты. Другие вызваны воздействием метеоритов. Некоторые были искусственно созданы во время миссий США путем сбрасывания на поверхность ракетных ступеней.
Анализ всех этих толчков позволил оценить внутреннюю структуру Луны. Он показал, что наш спутник покрыт корой толщиной 60 километров на видимой стороне и 100 километров на скрытой. Под ним находится густая мантия длиной более 1100 километров. Наконец, в центре находится небольшое ядро диаметром около 700 километров.
Пыль и лунные камни
Поверхность Луны состоит всего лишь из двух компонентов: камней и пыли.
Очень точный анализ лунных пород стал возможен благодаря доставке на Землю почти 400 килограммов образцов.
Камни на Луне разных размеров и делятся на две основные категории. Таким образом, моря состоят из базальта, темной массы, похожей на земную лаву, в то время как другие части Луны содержат анортоз, образованный из силикатов и содержащий много кальция и алюминия.
На поверхности имеется слой пыли толщиной в несколько сантиметров. Эта пыль, состоит в основном из каменного мусора, выглядит сероватой или коричневатой в зависимости от освещения. Она образуется под воздействием непрекращающейся бомбардировки микрометеоритов или частиц солнечного ветра, а также сильных колебаний температуры, которые вызывают разрушение камней.
Непосредственно под слоем пыли находится слой разрушенных камней толщиной около десяти метров, его называют реголит.
