На Луне все эти годы было нелегко. С момента зарождения Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад ее серая и безжизненная поверхность неоднократно подвергалась ударам прибывающих космических камней, оставляя после себя рябой ландшафт, усыпанный щебнем. Под этой поверхностью, однако, скрываются самые дразнящие тайны Луны для людей-исследователей, от возможных резервуаров льда для производства питьевой воды и ракетного топлива до полых лавовых труб, пригодных для укрытия мест обитания. Более фундаментально, картирование недр Луны может выявить иначе-скрытые эпохи истории Солнечной системы, записанные ударами, погребенными кратерами и связанными с ними обломками—как показали свежие результаты от китайского ровера на малоисследованной лунной дальней стороне.
В статье, опубликованной в журнале Science Advances today, совместная работа китайских и европейских исследователей описывает последние результаты миссии Chang'e-4, выполняемой Национальным космическим управлением Китая. Запущен в декабре 2018 года и достигнув Луны в начале января 2019 года, миссия стала первой, чтобы приземлиться на дальней стороне естественного спутника, нацелившись на интригующую область вблизи лунного Южного полюса, называемую Южным полюсом–Айткенским бассейном. Образованный 3,9 миллиарда лет назад и простирающийся примерно на 2500 километров в поперечнике, он является самым большим ударным бассейном в Солнечной системе—и, возможно, ключом к пониманию того, как большие удары сформировали Землю и другие внутренние планеты. Ровер Chang'e-4 все еще работает сегодня и медленно катится по этому региону, путешествуя несколько сотен метров с момента его приземления.
Посадочная площадка chang'e-4 находится в пределах 186-километрового кратера фон-Карман, который находится внутри бассейна. Рядом находятся еще несколько кратеров, таких как 72-километровый кратер Финсена, возраст которого оценивается примерно в 3,2 миллиарда лет. Используя наземный радиолокационный прибор на Чанъэ-4, исследователи обнаружили, что марсоход, вероятно, сидит на разных слоях выброшенных обломков от многочисленных ударов с течением времени, которые сыпались вниз с высокой скоростью, чтобы покрыть лунную поверхность и теперь заполняют кратер. "[Мы] видим очень четкую последовательность [слоев]",-говорит Елена Петтинелли из Университета Roma Tre в Италии, один из соавторов статьи.
Радиолокационный прибор марсохода смог проникнуть на глубину до 40 метров под поверхность Луны, что более чем в два раза превысило расстояние, достигнутое его предшественником-миссией Chang'E-3, которая приземлилась на ближней стороне Луны в декабре 2013 года. Данные последней миссии показывают три различных слоя под марсоходом: один из лунного реголита, или почвы, до 12 метров; другой из смеси меньших и больших пород до 24 метров; и третий с грубыми и тонкими материалами, расширяющими остальную часть 40-метровой глубины.
В настоящее время невозможно точно датировать слои под Чанъэ-4 и отнести их к ближайшим кратерам. Но они действительно дают некоторые ключи к лунной истории, которая насчитывает около четырех миллиардов лет. Петтинелли отмечает, что более мелкие камни в слоях, вероятно, происходят из более отдаленных кратеров, потому что они могли бы путешествовать дальше по Луне, в то время как более крупные камни намекают на более близкие столкновения.“Если блоки большие, то вы, вероятно, близки к источнику выброса”, - говорит она. Обломки от по меньшей мере четырех или пяти ударов, как полагают, находятся под марсоходом, простираясь вниз, возможно, на 80 метров или более до дна бассейна.
Хотя в 1960-х и 1970-х годах американская миссия "Аполлон" и советская миссия "Луна" были сосредоточены на Луне, им в основном не хватало возможностей наземных радиолокационных станций миссий "Чанъэ-3" и "Чанъэ-4" —и, конечно же, ни одна из этих более ранних попыток не была предпринята на поверхности дальней стороны. Таким образом, два китайских марсохода обеспечили некоторые из наших первых проблесков в верхние слои лунной под поверхности. Другие миссии-такие как космический аппарат НАСА twin GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory), который вращался вокруг Луны с 2011 по 2012 год,—смогли заглянуть гораздо глубже под поверхность, но только ограниченным способом: используя данные о лунной гравитации, они обеспечили относительно низкое разрешение проблесков крупных объектов на глубине сотен километров.
Лунный ученый Дэниел Мориарти из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, который не участвовал в новой статье, говорит, что результаты исследователей интересны, потому что эти находки дают представление о том, как Луна развивалась с течением времени. - Поверхность Луны очень отличается от земной, - говорит он. "Единственные два реальных крупномасштабных процесса, которые происходят на поверхности Луны, - это ударные кратеры и вулканическая активность, и они видят доказательства для обеих этих вещей здесь. Место, где они приземлились, - это большая вулканическая пойма. А потом эта пойма сама пострадала от ударов стихии.”
Мориарти отмечает, что пойма и ударный мусор, вероятно, смешались вместе, что может предполагать, что некоторые из более крупных объектов размером с валун, которые были замечены, были из вулканического материала, разрушаемого, а не в результате мусора от соседних ударов. Возможно также, что материал из лунной мантии, подвергшийся первоначальному удару, создавшему бассейн Южного полюса–Айткен, смешался с обломками, что-то намекнуло на более ранние результаты миссии Чанъэ-4.
Луноход продолжает движение по поверхности, делая регулярные остановки для проведения измерений и использования своих приборов. И пока это происходит, исследователи надеются, что он может увидеть, как подповерхностные слои мусора изменяются в размерах, раскрывая более тонкие детали обширной, жестокой и древней истории столкновения Луны. “Мы просим луноход идти к местам, где исследователи могут сказать, что обломки изменяются в толщине”, - говорит Петтинелли. “Это будет очень важно.”
