Гравитационная карта Луны
Как появилась Луна? Был ли оторван кусок от Земли в результате удара? Или часть оболочки нашей планеты оторвало центробежной силой? Не могло быть так, что чуждое нашей Земле небесное тело было захвачено притяжением нашей планеты и стало спутником? Или Земля и Луна сформировались как двойная система изначально?
Ответа на эти вопросы пока нет. Но ученые продолжают изучать спутник нашей планеты, и недавно сделали еще один шаг в сторону решения вышеуказанных вопросов. Для этого была создана гравитационная карта Луны.
Гравитация – это одно из фундаментальных понятий в физике. Любое тело притягивает к себе другие тела. Гравитацией обладает любое тело, но чем оно тяжелее, тем его гравитация больше, в соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона. На силу гравитации на поверхности тела влияет и ряд других параметров – в частности, плотность и расстояние до центра тяжести.
Вопреки распространенному убеждению, сила тяжести на Земле не является постоянной. Ускорение свободного падения (g) у поверхности нашей планеты на уровне моря в среднем составляет 9,81 метр на секунду в квадрате. Но так как Земля немного приплюснута у полюсов, это ускорение на полюсах немного больше, чем на экваторе. Кроме этого, g на высоте, равной высоте самой высокой горы на Земле – Эвереста будет составлять 9,776 метр на секунду в квадрате.
Луна также обладает гравитационным полем. На экваторе Луны g составляет 1,62 метра на секунду в квадрате. Однако гравитационное поле Луны еще более неоднородно, чем поле Земли. К примеру, на Луне есть моря, которые образовывались в результате падения крупных метеоритов в то время, когда Луна еще не остыла. Присутствуют также кратеры, горы, борозды, долины.
О происхождении Луны в настоящее время ведутся споры. Луна является самым изученным небесным телом в Солнечной системе после Земли, многие свойства Луны остаются неясными. В частности, мало известно о свойствах ее горных пород, а также о ее внутреннем строении.
Ответить на многие вопросы ученым помогли прямые исследования гравитационного поля Луны, проведенные американским космическим агентством (NASA). Сделано это было в рамках космической миссии под названием «Программа изучения гравитационного поля и внутреннего строения Луны и реконструкции ее тепловой истории» (GRAIL, The Gravity Recovery and Interior Laboratory). Результатом этой миссии стало построение гравитационной карты Луны, самой подробной среди всех когда-либо созданных.
Для создания такой карты измерения гравитации над поверхностью Луны было произведены с рекордной точностью. Правда, напрямую гравитацию измерить над другим небесным телом, если на него не падать, естественно, нельзя, и поэтому ученые NASA пошли на хитрость. Над поверхностью спутника были запущены два лунных зонда, работающих в связке друг с другом. Следовали они один за другим, на высоте 55 км над поверхностью Луны. Расстояние между зондами меняется в зависимости от пролета одного из зондов над областью с большей или меньшей гравитацией. Для того, чтобы измерить аномалии гравитации, необходима чрезвычайно высокая точность изменения расстояния между зондами. В рамках космической программы фиксировались изменения расстояния между зондами даже на единицы микрометра.
После получения и обработки результатов полученная гравитационная карта сопоставлялась с картой поверхности Луны. Результаты оказались весьма неожиданными. Было установлено, что толщина лунной коры существенно меньше, чем ожидалось – на 10-20 километров, и составила 34-43 километра. Объемная плотность лунных горных пород тоже оказалась существенно ниже, чем считалось ранее. Результаты еще больше подтвердили теорию гигантского столкновения, так как Луна по своему внутреннему строению оказалась более близка к Земле, чем считалось до этого, и, таким образом, вероятно некогда была частью нашей планеты. После столкновения кусок Земли был выброшен в космос, и образовал Луну.
Ученые NASA обещают, что гравитационные исследования Луны будут продолжены, а высота зондов будет существенно снижена, что даст им возможность выполнить измерения еще точнее.
В настоящее время опубликованы результаты только первого этапа, который проводился с марта по май 2012 года. Второй этап исследований начался в августе 2012 года и будет завершен 17 декабря. Таким образом, не исключено появление новых, весьма интересных данных о естественном спутнике нашей планеты.