Ретельне дослідження показало, що внутрішнє ядро Місяця насправді являє собою тверду кулю зі щільністю, схожою з щільністю заліза. Дослідники сподіваються, що це допоможе розв’язати давню суперечку про те, чи є внутрішнє серце Місяця твердим або розплавленим, і призведе до більш точного розуміння історії Місяця – і, як наслідок, історії Сонячної системи.
“Наші результати ставлять під сумнів еволюцію магнітного поля Місяця завдяки демонстрації існування внутрішнього ядра і підтримують сценарій глобального перевороту мантії, який надає суттєві відомості про часову шкалу бомбардування Місяця в перший мільярд років Сонячної системи”, – пише група під керівництвом астронома Артура Бріо з Французького національного центру наукових досліджень у Франції. Дослідження було опубліковано в журналі Nature.
Дослідження внутрішнього складу об’єктів у Сонячній системі найефективніше здійснюється за допомогою сейсмічних даних. Те, як акустичні хвилі, що генеруються землетрусами, рухаються і відбиваються від матеріалу всередині планети або місяця, може допомогти вченим створити детальну карту надр об’єкта.
У нас є місячні сейсмічні дані, зібрані місією Apollo, але їхня роздільна здатність занадто низька, щоб точно визначити стан внутрішнього ядра. Ми знаємо, що є рідке зовнішнє ядро, але те, що воно охоплює, залишається предметом суперечок. Моделі твердого внутрішнього ядра і повністю рідкого ядра однаково добре працюють із даними Apollo.
Щоб з’ясувати це раз і назавжди, Бріо і його колеги зібрали дані з космічних місій і експериментів з лазерної локації Місяця, щоб скласти профіль різних характеристик Місяця. До них належать ступінь його деформації через гравітаційну взаємодію із Землею, зміна його відстані від Землі та його щільність.
Потім вони провели моделювання з різними типами ядер, щоб знайти ті, що найбільш точно відповідають даним спостережень.
Вони зробили кілька цікавих висновків. По-перше, моделі, які найбільш точно нагадують те, що ми знаємо про Місяць, описують активний переворот глибоко всередині місячної мантії. Це означає, що більш щільний матеріал усередині Місяця падає до центру, а менш щільний матеріал піднімається вгору. Ця активність давно пропонувалася як спосіб пояснення присутності певних елементів у вулканічних регіонах Місяця. Дослідження групи додає ще один пункт до списку доказів “за”.
І вони виявили, що місячне ядро дуже схоже на земне – із зовнішнім рідким шаром і твердим внутрішнім ядром. Згідно з їхнім моделюванням, зовнішнє ядро має радіус близько 362 кілометрів, а внутрішнє ядро має радіус близько 258 кілометрів. Це близько 15 відсотків від усього радіуса Місяця.
Група виявила, що внутрішнє ядро також має щільність близько 7822 кілограмів на кубічний метр. Це дуже близько до щільності заліза.
Цікаво, що 2011 року група під керівництвом планетолога NASA Marshall Рене Вебер отримала аналогічний результат, використовуючи те, що було на той момент передовими сейсмологічними методами на даних Apollo для вивчення місячного ядра. Вони виявили докази наявності твердого внутрішнього ядра радіусом близько 240 кілометрів і щільністю близько 8000 кілограмів на кубічний метр.
Їхні результати, кажуть Бріо і його команда, підтверджують більш ранні відкриття і являють собою досить вагомі доводи на користь місячного ядра, схожого на земне. І це має деякі цікаві наслідки для еволюції Місяця.
Ми знаємо, що незабаром після свого утворення Місяць мав потужне магнітне поле, яке почало слабшати близько 3,2 мільярда років тому. Таке магнітне поле створюється рухом і конвекцією в ядрі, тому те, з чого складається місячне ядро, має велике значення для того, як і чому зникло магнітне поле.
З огляду на надію людства повернутися на Місяць у відносно короткі терміни, можливо, нам не доведеться довго чекати сейсмічного підтвердження цих відкриттів.
Останні відкриття, технологічні прориви, дослідження та інновації, що змінюють світ. Дізнавайтеся про найважливіші досягнення в галузях фізики, біології, космосу й медицини – у розділі «Наука».