Ученые исследовали обратную сторону Луны

Сила притяжения на обратной стороне Луны ведёт себя совсем не так, как на видимой. Благодаря двум спутникам японского зонда "Кагуя" учёные впервые смогли подробно исследовать гравитационные аномалии этого полушария Луны и выяснить, что недра двух полушарий также не похожи друг на друга, как и поверхности.

Команда японского космического аппарата "Кагуя", отправившегося в прошлом сентябре к естественному спутнику Земли, представила первые результаты его работы. На 40-м ежегодном съезде отделения наук о планетах Американского астрономического общества, проходящем в эти дни в американском городе Итака (штат Нью-Йорк), Сё Сасаки из японской Национальной астрономической обсерватории, рассказал о предварительных итогах исследований гравитационного поля спутника.

Зонд "Кагуя", названный по итогам открытого национального конкурса в честь сказочной лунной принцессы "Кагуя-химэ", был запущен 14 сентября прошлого года со стартового комплекса Ёсинобу японского космодрома Танэгасима и стал первым в истории японской космической программы аппаратом для исследований Луны (одну болванку к нашему спутнику японцы уже запускали, но никаких исследований этот тестовый аппарат не проводил, и задачи его были чисто технологическими). Жители Страны восходящего солнца "прыгнули через ступеньку", ещё 5 лет назад запустив исследовательский аппарат "Хаябуса" к астероиду Итокава (25143), но лишь четыре года спустя занялись изучением самого близкого внеземного объекта.

Зато к Луне аппарат отправился во всеоружии. Конечно, 15 научных инструментов на борту исследовательского зонда - не рекорд, хотя само оборудование образца 2007 года, куда совершеннее того, что было установлено на прежних лунных аппаратах.

Принципиальное (и очень полезное, как стало ясно из рассказа Сасаки) отличие - это наличие двух дополнительных аппаратов-спутников японского спутника Луны - крошечных аппаратов "Окина" (ранее известного как RSAT) и "Оуна" (VRAD).

Благодаря этим "микроспутникам" японским планетологам и их коллегам по всему миру удалось с небывалой точностью изучить гравитационное поле обратной, не видимой с Земли стороны Луны.

Правда, содержание лунных недр этой обратной стороны стало ещё загадочнее.

К сожалению, установить на Луне буровые установки и напрямую проверить, из чего состоит наш спутник глубоко под слоем лунной пыли, пока не представляется технически возможным, и такие исследования вряд ли будут реализованы до возвращения на наш спутник астронавтов или прибытия космонавтов либо тайконавтов. Ожидается это не раньше чем лет через 15 - если, конечно, Россию и США (а планы и тех и других кажутся не слишком реалистичными) не обгонят китайцы.

Пока у учёных есть лишь несколько способов исследования лунных недр. Во-первых, немного лунного вещества есть в земных лабораториях; часть его попала сюда благодаря советской программе "Луна", часть была привезена американскими астронавтами, а часть прилетела с лунными метеоритами. Во-вторых, можно поступать как земные геологи, которые часто изучают распространение звуковых и сейсмических волн по телу нашего естественного спутника в ходе "лунотрясений", будь они естественными или искусственными. Однако во всех этих случаях необходимо присутствие какого-то оборудования на самой Луне.

В-третьих, можно изучать вещество, которое выбрасывается на поверхность при образовании ударных кратеров; к сожалению, глубоко при этом не залезешь. Наконец, можно измерять магнитное и гравитационное поля Луны с помощью космических аппаратов, а затем пытаться строить модели - какое распределение и какого вещества под лунной поверхностью может дать наблюдаемую картину линий магнитной индукции и силы тяжести.

Однако если показания магнетометров можно как-то записать и позже передать на Землю, как это сделала почти полвека назад станция "Луна-3" с изображениями невидимой части ночного светила, то гравитационное поле учёные измеряют по едва заметным изменениям скорости искусственных спутников Луны, и, когда сама Луна закрывает спутник, никакие измерения невозможны.

Здесь и пригодились "микроспутники". Аппараты весом всего по 45 килограммов отделились от "Кагуи" уже на лунной орбите и движутся по независимым траекториям. Первый из них, "Окина", работает как ретранслятор и чем-то напоминает притаившегося в кустах сотрудника ГИБДД с радаром: частота посылаемого "Кагуя" радиосигнала благодаря эффекту Доплера меняется в зависимости от скорости, что позволяет легко измерить её. "Оуна" позволяет очень точно измерить положение всех аппаратов.

Благодаря микроспутникам можно очень точно измерить скорость "Кагуя" во время её движения по всей своей орбите без перерывов.

Это позволило впервые изучить поле притяжения обратной стороны Луны во всех его подробностях.

Как оказалось, отличия между двумя сторонами, которые очень легко заметить, взглянув на лунный глобус, простираются глубоко под поверхность естественного спутника. Это говорит о кардинально различных сценариях эволюции двух полушарий, уверен Сё Сасаки.

По не вполне понятным пока причинам гравитационное поле обратной стороны Луны гораздо лучше "откликается" на особенности её топографии. Везде, где на поверхности остался крупный след от произошедшего когда-то давно столкновения с планетой, такой же "след" можно обнаружить и в гравитационном поле Луны. Это значит, что литосфера, верхняя часть сейчас уже полностью застывшей мантии нашего спутника, активно реагировала на внешние удары. На видимой же стороне такой чёткой связи заметить не удаётся, и гравитационные аномалии часто фиксируют наличие загадочных "концентраций массы", которые снаружи ничто не выдаёт. Вероятно, поверхностные следы ударов на обращённой к нам стороне сейчас полностью утрачены.

Если представить гравитационное поле Луны как поверхность, то на "нашей" стороне больше кочек, а на невидимом полушарии - ям.

Учёные полагают, что в ту эпоху, когда на обратной стороне Луны сформировалась большая часть древних ударных структур, её литосфера была толще, чем на лицевой. Отсюда Сасаки заключает, что обратная сторона Луны остывала быстрее, чем обращённое к нам полушарие. Когда крупные ударные структуры образовывались с "нашей" стороны, мантия здесь была ещё горячей и после удара отпружинивала наружу, поднимая плотное вещество ближе к поверхности. На обратной же стороне литосфера просто прогибалась под ударом и так и застывала, притапливая вместе с собой и поверхность равного гравитационного потенциала.

Одна из гравитационных аномалий, изученных системой "Кагуя" на обратной стороне Луны. Цвета кодируют отличия гравитационного поля от среднего значения.

Что означают эти результаты, учёным лишь предстоит понять - пока обработаны данные за 10 месяцев работы "Кагуя" и её спутников на лунной орбите. Миссия продолжается, и гравитационные измерения не единственная (да, возможно, и не главная) её цель. Учёным уже удалось значительно уточнить топографическую карту Луны, изучить магнитные поля, химический состав лунного грунта и многие другие параметры. Эта работа продолжается, и результаты её должны быть представлены в ближайшее время.

А тем временем у самой Луны появляется всё больше "обитателей". Вслед за отечественными, американскими, европейскими и японским космическими аппаратами 24 октября прошлого года к естественному спутнику Земли улетел и "китаец" "Чанъэ-1". Не пройдёт и года от исторического для Китая старта, и 22 октября - через неделю с небольшим - к Луне отправится "Чандраяна" - первый индийский зонд для исследования нашей космической спутницы.

Артем Тунцов