Тщательное исследование показало, что внутреннее ядро Луны на самом деле представляет собой твердый шар с плотностью, схожей с плотностью железа. Исследователи надеются, что это поможет разрешить давний спор о том, является ли внутреннее сердце Луны твердым или расплавленным, и приведет к более точному пониманию истории Луны — и, как следствие, истории Солнечной системы.
«Наши результаты, ставят под сомнение эволюцию магнитного поля Луны благодаря демонстрации существования внутреннего ядра и поддерживают сценарий глобального переворота мантии, который дает существенные сведения о временной шкале бомбардировки Луны в первый миллиард лет Солнечной системы», — пишет группа под руководством астронома Артура Брио из Французского национального центра научных исследований во Франции. Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Исследование внутреннего состава объектов в Солнечной системе наиболее эффективно осуществляется с помощью сейсмических данных. То, как акустические волны, генерируемые землетрясениями, движутся и отражаются от материала внутри планеты или луны, может помочь ученым создать подробную карту недр объекта.
У нас есть лунные сейсмические данные, собранные миссией Apollo, но их разрешение слишком низкое, чтобы точно определить состояние внутреннего ядра. Мы знаем, что есть жидкое внешнее ядро, но то, что оно охватывает, остается предметом споров. Модели твердого внутреннего ядра и полностью жидкого ядра одинаково хорошо работают с данными Apollo.
Чтобы выяснить это раз и навсегда, Брио и его коллеги собрали данные из космических миссий и экспериментов по лазерной локации Луны, чтобы составить профиль различных характеристик Луны. К ним относятся степень ее деформации из-за гравитационного взаимодействия с Землей, изменение ее расстояния от Земли и ее плотность.
Затем они провели моделирование с различными типами ядер, чтобы найти наиболее точно соответствующие данным наблюдений.
Они сделали несколько интересных выводов. Во-первых, модели, которые наиболее точно напоминают то, что мы знаем о Луне, описывают активный переворот глубоко внутри лунной мантии. Это означает, что более плотный материал внутри Луны падает к центру, а менее плотный материал поднимается вверх. Эта активность давно предлагалась как способ объяснения присутствия определенных элементов в вулканических регионах Луны. Исследование группы добавляет еще один пункт в список доказательств «за».
И они обнаружили, что лунное ядро очень похоже на земное — с внешним жидким слоем и твердым внутренним ядром. Согласно их моделированию, внешнее ядро имеет радиус около 362 километров, а внутреннее ядро имеет радиус около 258 километров. Это около 15 процентов от всего радиуса Луны.
Группа обнаружила, что внутреннее ядро также имеет плотность около 7822 килограммов на кубический метр. Это очень близко к плотности железа.
Любопытно, что в 2011 году группа под руководством планетолога NASA Marshall Рене Вебер получила аналогичный результат, используя то, что было на тот момент передовыми сейсмологическими методами на данных Apollo для изучения лунного ядра. Они обнаружили доказательства наличия твердого внутреннего ядра радиусом около 240 километров и плотностью около 8000 килограммов на кубический метр.
Их результаты, говорят Брио и его команда, подтверждают более ранние открытия и представляют собой довольно веские доводы в пользу лунного ядра, похожего на земное. И это имеет некоторые интересные последствия для эволюции Луны.
Мы знаем, что вскоре после своего образования Луна имела мощное магнитное поле, которое начало ослабевать около 3,2 миллиарда лет назад. Такое магнитное поле создается движением и конвекцией в ядре, поэтому то, из чего состоит лунное ядро, имеет большое значение для того, как и почему исчезло магнитное поле.
Учитывая надежду человечества вернуться на Луну в относительно короткие сроки, возможно, нам не придется долго ждать сейсмического подтверждения этих открытий.
Добавим, ученые рассказали, каких последствий ожидать, если в США проснется супервулкан Йеллоустоун.