В 1972 году на Луне последний раз побывали люди. Они провели там три дня: устанавливали научное оборудование и разъезжали на лунном автомобиле, собирая образцы грунта в разных точках нашего спутника. Почти полвека спустя человечество все еще исследует Луну, отправляя к ней автоматические станции, и строит планы по освоению ее поверхности. В книге «Луна. История будущего» (издательство «Corpus»), переведенной на русский язык Зауром Мамедьяровым, британский писатель и журналист Оливер Мортон рассказывает, что нам известно о естественном спутнике Земли и какова его ключевая роль в будущем человечества. N + 1 предлагает своим читателям ознакомиться с отрывком, в котором рассказывается о ценных материалах, занесенных на Луну вместе с астероидами.
Книга опубликована в рамках издательской программы Политехнического музея и входит в серию «Книги Политеха».
Столкновения продолжались всю историю Луны, оставаясь единственным исключением из шуточного изречения Роберта Хайнлайна о том, что «на Луне ничего не случается». Они принесли на Луну по крайней мере две дорогие людям вещи.
Первая — это вода. Множество астероидов состоит из минералов, содержащих некоторую долю воды, а в так называемых углистых хондритах на воду может приходиться свыше 20 процентов массы. В кометах воды еще больше. Когда любое из этих тел сталкивается с Луной, содержащаяся в нем вода испаряется, и большая часть пара мгновенно возвращается в космос. Но некоторое его количество остается. На горячей, светлой стороне лунной границы света и тьмы этот пар формирует тонкую атмосферу, а на холодной, темной стороне — почти незаметный иней. При движении границы света и тьмы летучие вещества каждый месяц превращаются из инея внизу в пар наверху, а затем преобразуются обратно.
Со временем большая часть этой асимметричной атмосферы теряется — Луна слишком мала, чтобы удерживать вокруг себя такую оболочку. Ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует молекулы летучих веществ, после чего заряженные частицы солнечного ветра уносят их прочь. Но некоторые из них постоянно остаются инеем, потому что на Луне есть области, где никогда не наступает день.
Имея небольшой наклон, ось вращения Луны направлена почти вертикально к плоскости эклиптики. Это значит, что полюса Луны освещаются по касательной и Солнце там никогда не поднимается высоко над горизонтом. Тени там длинные — такие длинные, что некоторые из них вообще не имеют конца. В кратерах на полюсах есть места, куда не попадают лучи висящего у горизонта Солнца. Оно может подняться достаточно высоко, чтобы осветить внутреннюю поверхность вала кратера, создавая залитый утренним солнцем склон, который Галилей, впервые убеждая людей, что кратеры есть кратеры, сравнил с западным склоном альпийской долины. По мере медленного вращения Луны под Солнцем оказываются все новые фрагменты внутренней поверхности вала, словно он неспешно жарится на вертеле. Однако, хотя большая часть вала освещается в тот или иной момент времени, дно кратера остается в тени. В него попадает лишь вторичный свет, отраженный от вала.
Некоторые области кратера не видят и его, потому что в кратерах бывают другие кратеры, из которых вал внешнего кратера порой не виден. В глубины этих внутренних кратеров солнечные лучи не проникают ни прямо, ни опосредованно.
Большинство кратеров, в которых сосредоточена эта постоянная тьма, находится в районе Южного полюса: один из них назван в честь Джина Шумейкера. Солнечного света избегают многие детали рельефа, расположенные в глубинах бассейна Южный полюс — Эйткен. Но на севере тоже достаточно постоянной темноты. На обоих полюсах темнота исключительно холодна — даже холоднее поверхности Плутона, который находится в 30 раз дальше от Солнца. Хотя Плутон получает в тысячу раз более слабый солнечный свет, чем Луна, этот свет в разное время достигает каждого квадратного метра его поверхности. В отсутствие солнечного света за несколько миллиардов лет можно сильно остыть: температура на дне темных кратеров составляет около –238 °C, что лишь на 35 градусов выше абсолютного ноля.
Если возникающий при столкновениях или, возможно, поступающий из других источников пар оседает инеем в этих кратерах и впоследствии его ничто не переводит обратно в газообразное состояние, логично предположить, что иней накапливается. Накопление происходит так медленно, что черепаший рост ползущих ледников в сравнении может показаться молниеносным, однако процесс идет миллиарды лет. Со временем форму обретает структура, очень отдаленно напоминающая растущий в сторону неба ледник: наслоения грязного от пыли льда, при удачном стечении обстоятельств увеличивающиеся на несколько миллиметров за миллион лет и освещаемые лишь звездами, к которым они очень-очень медленно тянутся.
По крайней мере, так было на протяжении последних нескольких миллиардов лет. Но около 25 года антропоцена Гринспуна в темные кратеры стали проникать другие типы излучения. Сначала радары, а затем и лазеры светили в них с орбиты, чтобы оценить их глубину. Другие инструменты блестяще использовали сами звезды, регистрируя отражения их ультрафиолетового излучения от внутренней поверхности кратеров. Вместе эти и последующие исследования предоставили убедительные доказательства наличия слоистого льда на дне глубоких кратеров.
Это очень обрадовало энтузиастов возвращения на Луну. Слоистый лед на полюсах можно использовать для обеспечения водой и кислородом исследовательской базы или даже постоянного поселения, существенно снижая необходимость везти все нужное с Земли. При диссоциации, то есть разделении молекулы воды на водород и кислород получается высококачественное ракетное топливо и идеальный окислитель для его сжигания.
Вторым сокровищем, которое столкновения принесли на Луну, можно считать фрагменты инопланетных пород. Столкновения, доставляющие метеориты с Земли на Марс, приносят гораздо большее их количество на поверхность Луны, где также есть метеориты с Марса и Венеры. На лунных равнинах разбросаны случайные фрагменты всех внутренних планет — вероятно, в основном они погребены под поверхностью из-за медленного, но непрерывного потока новых столкновений. Но при внимательном осмотре наверняка можно найти хотя бы некоторые метеориты.
В красиво озаглавленной статье, опубликованной в 2003 году, трое планетологов предположили, что Луну можно сравнить с «чердаком Земли»: никто точно не знает, что на нем хранится, и хлама там тоже немало, но интересного при этом гораздо больше, чем кажется, и многие вещи даже старше, чем можно подумать. Там могут быть ценные диковины. Там могут быть семейные реликвии.
К ценным диковинам можно отнести около 30 кг венерианских пород на каждые 100 км2 лунной поверхности. Найти их — задача не из легких. Впрочем, получить образцы с Венеры вообще нелегко, учитывая, что температура ее поверхности составляет 440 °C, а атмосфера планеты в 100 раз толще земной. Совершить посадку там уже непросто — это удалось лишь двум советским аппаратам*, но и они не продержались дольше нескольких часов. Совершить посадку, собрать образцы и вернуться на орбиту — а с поверхности Венеры это сделать почти так же сложно, как с поверхности Земли, — невыполнимая задача на текущем этапе развития технологий. Даже если бы это было возможно, аппарат принес бы лишь фрагменты сегодняшней, относительно молодой, покрытой лавой коры. Достать кору, которой миллиарды лет и которая сформировалась до появления плотной атмосферы, когда Венера вполне могла быть океаном, не получилось бы**. Но ее фрагменты могут обнаружиться на Луне, поскольку перенос пород между внутренними планетами в основном состоялся при бомбардировках в катархее.
Какой бы объем венерианской породы ни оказался на Луне, земной породы там гораздо больше. На тех же 100 км2, где ученые при везении могут отыскать 30 кг венерианских пород, предложившие теорию о «чердаке Земли» исследователи ожидают обнаружить 20 тонн земной породы. Большая ее часть должна датироваться катархейским эоном — тем самым эоном, о котором на Земле свидетельств почти не осталось, поскольку планета постоянно находит своим породам новое применение. В начале 2019 года геологи из Хьюстона объявили о предполагаемом обнаружении одного такого фрагмента в доставленной «Аполлоном-14» брекчии.
Планетология не только распространила на всю Солнечную систему характерные для земной геологии практики и хронологическую периодизацию, говоря хоть о катархее, хоть об антропоцене, но и выяснила, что древнейший, ценнейший и редчайший предмет геологии находится не в земле, а в небесах. Джеймс Несмит ошибся насчет того, что Луна сохранила вид ранней вулканической Земли, но был прав, посчитав ее местом, где хранятся пережитки творения.
Если где-то во Вселенной и можно обнаружить породы, хранящие следы древнейшей земной жизни, велики шансы, что они обнаружатся на Луне.
Подробнее читайте:
Мортон, О. Луна. История будущего / Оливер Мортон; пер. с англ. Заура Мамедьярова. — Москва : Издательство АСТ: CORPUS, 2021. — 368 с. (Книги Политеха).