big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Причины асимметрии Луны

В вопросе о происхождении лунных «морей», безусловно, важным обстоятельством является то, что они и по количеству и по занимаемой площади находятся преимущественно на видимой стороне Луны.

Еще недавно до полета советского спутника Луны и фотографирования обратной стороны Луны не было никаких оснований ожидать такого отличия видимой стороны от невидимой. Объяснение такого различия асимметрией, якобы вообще свойственной планетам, малодоказательно. По-видимому, нельзя найти аргументов, которые могли бы быть приведены и в доказательство преимущественного падения крупнейших метеоритов и даже планетезималей именно со стороны Земли. Скорее она, загораживая Луну, уменьшала бы число падений на ее видимую сторону. Но если стать на точку зрения гипотезы, по которой главную роль в образовании рельефа Луны играют преимущественно растворы, заполняющие ее дренажную оболочку, то можно обосновать, по крайней мере, два обстоятельства, отличающие видимую сторону от невидимой.

Существенные различия можно искать в различном влиянии Земли прежде всего на приливную волну, освещенность и аномалии силы тяжести на видимой и невидимой сторонах Луны.

В чем состоят эти различия и насколько они существенны с точки зрения влияния их на процессы, обеспечивающие различие в рельефе на поверхности видимой и невидимой половин Луны?

Приливы — образование гребней и впадин — вызываются на Луне притяжением Земли и Солнца. Солнечные приливные гребни и впадины обегают вокруг Луны на протяжении синодического месяца, который равен 29 суткам 12 час. 44 мин. 2,8 сек. Приливы, вызываемые притяжением Земли, образуют гребни и впадины, которые не обегают Луну, поскольку она не вращается относительно Земли. Однако, поскольку плоскость лунной орбиты наклонена под углом 5,9° к эклиптике, а ось вращения не перпендикулярна к плоскости вращения, то приливные гребни «гуляют» вокруг центра диска видимой и невидимой половин Луны. Так как Луна вращается по эллиптической орбите вокруг Земли, то в соответствии с изменением расстояния приливные гребни увеличиваются, а впадины уменьшаются в перигее; обратные изменения их происходят в апогее. Надо подчеркнуть, что такое «дыхание» приливных гребней, по-видимому, является наиболее ощутимым, ибо, как известно, величина приливного гребня обратно пропорциональна кубу расстояния. Это значит, что, когда Луна в перигее, гребень поднимается почти вдвое выше по сравнению с его подъемом в апогее.

Влияние суммарной приливной волны почти одинаково сказывается как на видимой стороне Луны, так и на ее невидимой стороне. Наблюдаемые различия в интенсивности приливов в литосфере Луны недостаточны для объяснения появления лунных «морей» только на видимой стороне. Следовательно, надо искать более существенный механизм, который пригоден для объяснения энергетических источников различия вулканической активности видимой и невидимой сторон. С этой точки зрения следует рассмотреть, не состоит ли различие в более благоприятных условиях для возникновения некоторых форм жизни на видимой стороне Луны.

Роль органического вещества в жизни земной коры ярко и убедительно показал В. И. Вернадский: «Нет ни одного крупного химического равновесия в земной коре, в котором не проявилось бы основным образом влияние жизни, накладывающей неизгладимую печать на всю химию земной коры...». «Медленно и постепенно, но все с большей ясностью встает перед нами по мере нашего проникновения в окружающую природу картина планетного значения жизни».

Если на Луне возможен круговорот воды, то возможно и внесение энергии органического вещества в недра Луны.

Имелись ли условия, необходимые для существования простейших форм жизни? Для известных на Земле форм жизни прежде всего необходим свет. Обращенная к нам сторона, как показано на рис. 53, непрерывно освещаемая Солнцем и Землею, в этом отношении является значительно более пригодной, чем невидимая. В теневой период видимая сторона освещена отраженным свечением Земли, которое безусловно не является вредным для жизни и является вполне достаточным для ее существования. Количество света, приходящее от Земли на Луну, во много раз превосходит количество света, приходящего на Землю от освещенной Луны, не только потому, что диск Земли в шестнадцать раз превосходит величину освещенного диска Луны, но и из-за большего (в ~5 раз) коэффициента отражения земной поверхности, чем лунной. Увеличение освещенности происходит также вследствие отсутствия атмосферы, которая на Земле задерживает и отражает большую часть лунного света.

Надо также принять во внимание, что невидимая часть Луны в течение 0,5 месяца освещается Солнцем и что вторую половину месяца в каждой точке обратной стороны царят полная тьма и весьма низкая температура.

Все это позволяет считать, что видимая сторона Луны значительно более пригодна для существования простейших форм жизни по сравнению с невидимой стороной.

Какова же связь между возможностью существования жизни преимущественно на видимой стороне Луны и теми отличиями, которые привели к столь различным результатам. Одна богата «морями», и другими проявлениями тектонической деятельности, а вторая, скорее всего безжизненная, бедна этими проявлениями внутренней энергии лунной коры.

Различия в освещённости видимой и обратной сторон Луны

Слова нашего выдающегося ученого, создателя геохимии и биогеохимии В. И. Вернадского, приведенные выше, являются, с нашей точки зрения, ключом к пониманию связи тектонической и вулканической активности земной, а также лунной коры с наличием в ней водных растворов, содержащих продукты распада органического вещества. Преимущественное существование простейших форм жизни на видимой стороне Луны должно было бы увеличить на этой стороне проникновение воды к дренажной оболочке и увеличение количества солнечной энергии, вносимой растворами в кору Луны.

Если это так, то в коре видимой стороны Луны должны господствовать более высокие температуры и, следовательно, дренажная оболочка должна находиться несколько выше, чем на невидимой стороне. Это значит, что прорывы раствора на ней могут происходить под меньшим давлением и, значит, более часто, чем на обратной стороне.

Могут быть высказаны соображения и о второй особенности видимой стороны Луны, которая более приемлема для объяснения асимметрии Луны.

Эта особенность состоит в том, что земное тяготение всегда направлено только на видимую сторону, уменьшая на ней влияние силы тяжести. Наиболее заметно это уменьшение должно наблюдаться в перигее, когда расстояние до Луны наименьшее, а также во время полнолуния, когда притяжения Земли и Солнца действуют совместно.

На различие в суммарном тяготении и зависящую от этого критическую скорость убегания молекул газов, теряемых Луной, обратил внимание Зд. Копал. Рассматривая вопрос о зависимости критической скорости, при которой молекулы газов покидают Луну, от положения Луны и ее положения относительно Земли и Солнца, Зд. Копал показал, что критическая скорость VK (без учета влияния вращения и притяжения Земли и Солнца) должна быть равна √2gR. При радиусе R = 1738 км и g = 1,62 м/сек2 она равна в среднем 2380 м/сек. Однако Зд. Копал считает, что близость Земли и одинаковое направление сил притяжения Солнца и Земли во время полнолуния уменьшают критическую скорость до 2204 м/сек. Во время новолуния критическая скорость увеличивается до 2440 м/сек. «Следовательно, — пишет Зд. Копал, — изменения критической скорости доступны оценке, но последствия (если они вообще имеются) таких изменений пока неизвестны».

Обсуждая эти весьма важные отличия в критической скорости, ученый не отметил, что они характерны именно для различных сторон Луны, ибо земное тяготение всегда уменьшает силу тяжести на видимой стороне и увеличивает на обратной, а солнечное, действуя совместно с земным только в фазу полнолуния, уменьшает силу тяжести на Луне и тоже на видимой стороне.

Нам представляется, что для объяснения асимметрии рельефа Луны может быть привлечено именно различие тяготения на разных сторонах Луны.

Наличие дренажной оболочки, сложная система пустот которой заполнена надкритическими паровыми и жидкими растворами минеральных веществ, было бы вполне достаточно для объяснения интенсивной вулканической деятельности. Прорывам растворов из дренажной оболочки Луны должно способствовать всякое снижение веса столба жидкости, запирающей выход паров на поверхность. Поэтому на видимой стороне вулканическая активность должна быть более интенсивной, поскольку в новолуние вес столба жидкости уменьшается и становится преодолимым для давления, создаваемого водой при критической температуре (225 атм).

Чтобы в результате вулканических извержений на поверхности Луны образовались лунные «моря» и «океаны», представляется необходимым «одновременное» действие многих вулканов на участке будущего «моря». Поскольку существенное уменьшение силы тяжести происходит главным образом на видимой стороне Луны, естественно считать, что именно на ней возможно преимущественное образование «морей» в результате «одновременного» извержения многих вулканов. Не исключено, что образование лунных «морей» является не столько следствием «одновременного» действия многих вулканов, сколько следствием круговорота глубинных вод, как это имеет место в условиях Земли.

Из вышеизложенного следует, что круговорот воды в условиях Луны возможен, что возможно постоянное нисходящее движение ее в дренажную оболочку под возвышенностями Луны и постоянное перемещение ее под низменности, где горячие водные растворы поднимаются вверх сквозь их кору. Такой круговорот воды объясняет уменьшение плотности коры возвышенностей, которая выщелачивается нисходящими растворами; он объясняет и увеличение плотности тех участков коры, сквозь которые горячие растворы поднимаются кверху, цементируя их выпадающими из охлаждающихся растворов веществами.

Уменьшение плотности достаточно для соответствующего законам изостазии всплывания участка легкой коры и создания на Луне горных областей, а увеличение плотности коры достаточно для прогибания участка тяжелой коры с образованием «моря».

Для объяснения появления асимметрии Луны необходимо, чтобы нисходящее движение воды и водных растворов происходило преимущественно на обратной ее стороне, а восходящее движение растворов — на видимой стороне Луны.

Для такого, так сказать, направленного движения воды и ее круговорота на Луне достаточно, чтобы мощность лунной коры на видимой стороне была меньшей, а сама кора более проницаемой для растворов, заполняющих дренажную оболочку Луны. Такая «облегченная» проницаемость коры на видимой стороне Луны может найти объяснение либо в роли органического вещества, например простейших форм жизни, либо в уменьшении влияния силы тяжести на этой стороне.

Подсчитанное Зд. Копалом уменьшение скорости диссипации с 2440 м/сек во время новолуния до 2204 м/сек в периоды полнолуния достигает 10%. Из этого следует, что одинаковый по высоте столб как жидкости в коре Луны, так и твердых пород весит на видимой стороне на 10—20% меньше, чем на невидимой. Важно также то, что происходит изменение веса с изменением расстояния от Луны до Земли и от положения Луны относительно Солнца и Земли.

Не исключено, что на проницаемость пород видимой стороны Луны влияет и постоянное «дыхание» приливного горба. Увеличение его высоты и размеров в апогее и уменьшение в перигее, а также горизонтальные перемещения в результате физической либрации могут то увеличивать, то уменьшать объем сложной системы разломов, трещин и других пустот, способствуя этим увеличению выхода растворов из дренажной оболочки на видимую сторону Луны.

С обоснованным выше объяснением процессов образования лунных «морей» в результате восходящего движения водных растворов из дренажной оболочки хорошо согласуется система сбросовых трещин и разломов, обнаруживаемых на дне ее «морей». На рис. 54 представлена схема строения коры «моря» Дождей, составленная Койпером. Хотя сам Койпер видел в схеме доказательство метеоритного происхождения «морей», система разломов свидетельствует о том, что прогибание площади, занятой «морем», происходило в порядке отдельных проседаний тех ее участков, которые в результате цементации становились настолько перегруженными, что могли опускаться (рис. 55), преодолевая прочные связи с окружающими областями коры.

Система трещин в "море" Дождей по Койперу

Поэтому система сбросовых разломов состоит преимущественно из дугообразных трещин различного радиуса.

Остается необъясненной и такая особенность лунного рельефа, как почти полное отсутствие кратеров и цирков на поверхности лунных «морей», которые занимают 1/3 поверхности видимой стороны.

Метеоритная гипотеза не может объяснить, почему 94% всех приходящих из космоса тел падает на материки и только 6% на «моря» и «океаны». Вулканическая гипотеза также бессильна объяснить это, тем более, что в условиях Земли наибольшее количество вулканических сопок обнаружено именно на дне океанов.

По-видимому, одной из приемлемых причин отсутствия на них кратеров является описанный механизм цементации пород восходящими из дренажной оболочки горячими растворами. Этот механизм в отличие от вулканизма состоит в медленном и равномерном по поверхности выходе глубинных растворов, в особого рода процессе «выпотевания». Поднимающиеся растворы выходят на поверхность либо вовсе без выбросов жидких и парогазовых струй, либо выбросы так невелики по мощности, что они не оставляют заметных кратеров. Однако выпадающие из восходящих растворов вещества изменяют состав пород коры и превращают их в более тяжелые, более плотные, а кору уменьшают по ее мощности, так как приносимое растворами тепло поднимает изотермы критического состояния воды и ее растворов.

Фотография кратера "Коперник"

Не исключено, что такие процессы образования «морей» аналогичны тем процессам, которыми в земных условиях формируются большие трапповые провинции, обнаруженные в Сибири, Северной Америке и Индии.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.