Учените окончателно потвърдиха какво има във вътрешността на Луната

През май 2023 г. подробно изследване потвърждава, че вътрешното ядро на Луната всъщност е солидна маса, чиято плътност е подобна на желязо. Тези данни дават възможност да се разреши дългогодишният спор относно това дали сърцевината на Луната е твърда или течно-метална и откриват път към по-точно разбиране на нейната история – а чрез нея и тази на цялата Слънчева система.

„Нашите резултати“, пише екипът на астронома Артюр Брио от Френския национален център за научни изследвания, „поставят под въпрос еволюцията на лунното магнитно поле с демонстрацията си, че Луната действително разполага с вътрешно ядро. Същевременно те подкрепят модела за значително преобръщане на материала в мантията, което хвърля нова светлина върху периода на масивна бомбардировка през първия милиард години на Слънчевата система.“

Най-ефективният начин за изучаване на състава на планети и луни е чрез сеизмични данни. Звуковите вълни, предизвикани от трусове, разкриват какъв тип материал се намира под повърхността, въз основа на начина, по който се отразяват и пречупват в различните слоеве.

Разполагаме със сеизмични данни за Луната от мисиите „Аполо“, но тяхната разделителна способност е прекалено ниска, за да се определи дали вътрешното ядро е твърдо или течно. Знае се, че съществува външно течно ядро, но въпросът какво точно съдържа то е спорен. Някои модели предполагат твърдо вътрешно ядро, докато други – изцяло течно.

За да сложат край на тази несигурност, Брио и колегите му комбинират данни от космически мисии и експерименти с лазерна локация на Луната. Така те съставят профил, отразяващ различни характеристики: степента на деформация на Луната поради гравитационното ѝ взаимодействие със Земята, промените в дистанцията между двете тела и средната ѝ плътност.

След това изследователите правят компютърни симулации с различни варианти за състава на лунното ядро, за да установят кой модел най-точно съвпада с емпиричните данни. Резултатите показват:

• Активно преобръщане в мантията
  Техните наблюдения подкрепят хипотезата, че в дълбоките слоеве на Луната се осъществява процес, при който по-плътният материал потъва навътре, а по-лекият изплува на повърхността. Тази „циркулация“ обяснява наличието на определени елементи във вулканичните райони на Луната.

• Солидно вътрешно ядро
  Данните сочат, че лунното ядро прилича на земното – с течно външно ядро и твърдо вътрешно ядро. По изчисленията на учените, външното ядро е с радиус около 362 км, а вътрешното – около 258 км (близо 15% от целия радиус на Луната). Освен това плътността на вътрешното ядро е приблизително 7 822 кг/куб. м – много близка до тази на желязото.

През 2011 г. екип, ръководен от планетологът Рене Уебър от НАСА, стига до сходни резултати, използвайки модерни за времето си сеизмологични методи върху данните от „Аполо“. Според тях твърдото вътрешно ядро на Луната е с радиус около 240 км и плътност около 8 000 кг/куб. м.

Новото изследване, смятат Брио и колегите му, потвърждава направените тогава открития и очертава солидна основа за твърдението, че лунното ядро е структурирано по сходен начин с това на Земята. Това откритие е от изключително значение за разбиране на лунното развитие – особено на въпроса защо някогашното мощно магнитно поле на Луната започва да отслабва преди около 3,2 милиарда години.

Много вероятно е бъдещи мисии до Луната, планирани за близките години, да предложат нови сеизмични данни, които да потвърдят или допълнят тези заключения. По този начин ще задълбочим познанията си не само за историята на единствения естествен спътник на Земята, но и за еволюцията на цялата Слънчева система.

Изследването е публикувано в списание Nature.