GRAIL-sonderna producerade den första exakta kartan över månens gravitation. Moon – Magazine "All about Space" Månens gravitationsfält

Är du här: Frågor

Månen och dess förhållande till jorden och solen har studerats av mänskligheten från antiken till nutid mer och mer intensivt och framgångsrikt. Frukterna av denna forskning, fram till och med de senaste åren, presenteras i många monografier och läroböcker. Det ligger utanför ramen för denna artikel att granska tidigare studier, och i denna diskussion kommer vi att hänvisa läsaren till dem utan att gå in på detaljer, och endast när de senaste uppgifterna diskuteras. Månytan består huvudsakligen av många kratrar som skapats till följd av kollisioner med jättemeteoriter. Detta gäller särskilt den osynliga sidan av månen och de kontinentala regionerna på dess synliga sida. De stora cirkulära haven: Regnhavet, Klarhetens hav, Krishavet, Nektarhavet, Fuktighetens hav och Östra havet - bildas som ett resultat av kollisioner med enorma meteoriter, och de grunda, oregelbundna haven består av översvämmade områden med magmatiskt material som täcker protokontinenter som liknar moderna kontinenter. Dessa grunda hav har bergskedjor som framträder genom det mörka, utjämnade materialet och kan täcka områden som är "påverkande" hav, vars konturer har raderats av efterföljande händelser. Om sådana kollisioner inträffade på jorden (vilket verkar oundvikligt) skulle alla terrestra bergarter som fanns före kollisionen förvandlas till clastics. Eftersom magmatiska och sedimentära bergarter har bevarats på jordens yta i 3,5 eoner måste så många kollisioner ha inträffat vid en tidigare tidsperiod. Utstrålade kratrar (ofta små till storleken) och ett antal stora kratrar utan strålar bildades utan tvekan under alla geologiska tidsepoker. Stora hav tar formen av lavaflöden, eller vulkanisk aska eller vattensjöar.

Detta är naturligtvis inte sant, vilket framgår av frånvaron av vatten i månens stenar, men valet mellan andra möjligheter förblir öppet. Det finns också endogena explosionskratrar, och vissa forskare tror att det finns kalderor på månen. Författaren till detta kapitel tvivlar på förekomsten av stora kalderor på månen. Månens fysiska konstanter och dess bana är välkända. Några av dem visas i tabellen.

MÅNENS GRAVITATIONSFÄLT

Månens gravitationsfält har studerats i stor detalj med hjälp av satelliter som kretsar runt månen. Det har fastställts att detta fält kan representeras av vanliga serier i sfäriska övertoner endast när man använder ett stort antal termer. Michael och hans medarbetare har sammanställt de mest detaljerade tabellerna för konstanterna i Ekv.

Författarna påpekar att för en matematisk beskrivning av gravitationsfältet behövs termer upp till 13:e ordningen, och även i detta fall minskar inte konstanterna, vilket indikerar att Månens gravitationsfält är långt ifrån vad vi förväntade oss. få genom att studera rörelsen hos en liten kropp i fältet av gravitationskrafter från jorden, månen och solen, med hänsyn till rotationskrafternas centrifugalkrafter. I det senare fallet bör termerna efter C 2.0 vara lika med noll, vilket inte är sant. Av detta följer att fördelningen av massor inuti månen är mycket ojämn.

där A, B och C är tröghetsmomenten: A - i förhållande till axeln riktad mot jorden, B - i förhållande till öst-västaxeln och C - i förhållande till polaxeln, studerades noggrant av Koziel, som enl. till månlibrationer, fann dem lika med 3,984 * 10 -4 , 6,294*10 -4 respektive 2,310*10 -4 . Kopal fick mycket liknande värden för samma konstanter. Teoretiska värden för en plastmåne under påverkan av tidvatten- och centrifugalkrafter visar sig vara lika med 0,94 * 10 -5, 3,75 * 10 -5 och 2,81 * 10 -5. Detta indikerar återigen att månen är en mycket solid kropp och har varit det sedan urminnes tider. Uppskattningar av värdena för tröghetsmomenten visar att de är nära 0,4 Ma 2, där M och a är månens massa och radie. Detta värde är typiskt för en boll med enhetlig densitet. Naturligtvis består Månens ytregioner till ett visst djup av materia med låg densitet och bör något minska värdena för tröghetsmomenten. Dessa lågdensitetsområden är huvudsakligen belägna på bortre sidan (möjlig tjocklek 30 km) och är ansvariga för Månens oregelbundna form, tröghetsmoment och en förskjutning av masscentrum med 2-3 km i förhållande till centrum av månen. figuren.

Månens treaxliga ellipsoida form av icke-jämvikt har länge varit ett mysterium för forskare. Olika förklaringar till detta fenomen har föreslagits.

1) Månen kan vara en ganska solid kropp som kan bibehålla en icke-jämviktsform, men detta förklarar inte dess ursprung.

2) Lägre temperaturer vid polerna skulle leda till en högre densitet av materia och mindre radier i dessa regioner, men detta förklarar inte skillnaden mellan tröghetsmomenten A och B.

3) Konvektiva strömmar i månen, som stiger vid polerna och sjunker vid ekvatorn, borde ha lett till en minskning av massan vid polerna och en ökning av massan vid ekvatorn, men återigen i detta fall tröghetsmomenten A och B bör vara lika. Det är möjligt att en viss kombination av den andra och tredje hypotesen av en mycket specifik typ förverkligas.

4) Månen ackumulerades från kroppar med olika densitet, vilket förklarar skillnaderna i tröghetsmomenten. Om konvektiva processer hade ägt rum, borde månen vid någon period av dess bildande ha varit nästan helt smält, eftersom, enligt Chandrasekhar, tvåcellskonvektion endast är möjlig med en liten kärna. Konvektion på månen måste vara så djup att det, till skillnad från jorden, inte bildas vikta berg på den. Booker förespråkar encellig konvektion, vilket skulle resultera i en högre höjd på den osynliga sidan av månen om uppgången var på den synliga halvklotet.

Müller och Sjögren visade att det i olika regioner av månens synliga sida finns betydande ansamlingar av massor, kallade mascons, i de flesta fall förknippade med cirkulär maria av anslagsursprung och förmodligen i alla fall förknippade med förekomsten av vissa lokaliserade massor . Dessa mascons upptäcktes och kartlades baserat på observationer av konstgjorda månsatelliter och genom att direkt mäta deras hastigheter. Müller och Sjögren menar att observationerna är tillförlitliga för longituder mellan 100 och -100° och för breddgrader mellan -50 och 50°. Märkbara positiva gravitationsavvikelser i hav av regn, klarhet, kris, nektar och luftfuktighet är tillförlitliga, liksom en positiv anomali som noteras något nordväst om månskivans centrum. Östra havet är ett exempel på en anomali som är delvis positiv och delvis negativ. Andra positiva och negativa anomalier är sannolikt inom gränserna för observationsfel. Den negativa anomalien i Rainbow Bay betraktas av författarna som ett verkligt fenomen. De upptäckte också negativa anomalier i Ptolemaic och Al-Batani cirques som mätte 87 milligal som observerats av rymdfarkosten Apollo 12 när den närmade sig landningsplatsen. Booker och andra har uppskattat mängden överskottsmassa som krävs för att erhålla i storleksordningen 100 bar. Eftersom dessa formationer är uråldriga, bör gravitationella anomalier kvarstå på månen i flera eoner, vilket indikerar att månen är och var en kropp med mycket hög hårdhet. Två sätt att förklara dessa fenomen har föreslagits.

1) Det antas att substansen i månens inre, på grund av olika processer, steg till ytan i urtag som bildades som ett resultat av interaktion med föremål som är ansvariga för bildandet av hav.

2) Man tror att mascons består av att själva resterna av de kolliderande främmande föremålen tillsammans med huvudämnet fyller de urtag som bildats till följd av kollisionen.

Om grunden för bildandet av mascons anses vara lavaströmmar från månens djup, måste man komma ihåg att för att skapa sådana avlagringar krävs ett övertryck på cirka 50-100 bar. Det finns inga källor till sådant tryck på månen. Det är möjligt att ämnet rann in i de enorma urtag som bildades till följd av enorma kollisioner från omgivande områden. Det är troligt att Van Dorn-vågor i Månens starkt krossade ytskikt kan orsaka en sådan process, men då krävs speciella antaganden för att förklara överskottsmassan per ytenhet. Överskottsmassan kan förklaras om lava strömmar från under angränsande områden till havsområden. Nyligen drog Sjögren slutsatsen att den extra massan av Serenityhavet finns i en yta nära ytan som kunde ha bildats av sådana lavaflöden.

Enligt en annan hypotes rörde sig månens inre stenar som fast materia in i gigantiska håligheter som bildades i det ögonblick då haven visade sig; bergarterna hade en högre densitet än de flesta ytbergarter. Om de rörde sig tills isostatisk jämvikt inträffade, skulle gravitationsanomalier inte existera. Om isostatisk jämvikt inte uppnås, skulle negativa anomalier uppstå. Om gränsen för isostatisk jämvikt korsades som ett resultat av en stor mängd rörelse av stigande materia, eller massan ökades av ett flöde av lava eller fragmenterad sten, skulle en positiv anomali inträffa. I detta fall bör det antas att i en extremt fragmenterad

Enorma spänningar skulle utvecklas i de underliggande stenarna. Denna förklaring är möjlig, men osannolik.

Det är allmänt accepterat att de yttre delarna av månen utsätts för betydande påfrestningar och att uppvärmning inom månen resulterar i skapandet av en smält massa som pressas ut i havsbassängerna. Denna partiella smältning på jorden producerar stenar som är mindre täta i sitt stelnade tillstånd (och ännu mindre täta i sitt flytande tillstånd) än de stenar som de bildas av. På jorden bildar lavaflöden bergskedjor med positiva gravitationsavvikelser. På månen fylls havens lågland. Kanske kan högdensitet titan-järnbasalt vara ett sådant ämne. Men många sprickor och spår på månens yta stöder inte hypotesen att månens yttre skal kan motstå stora påfrestningar.

En sådan mekanism för bildandet av stenar på månens yta innebär ett nettoutkast av stenar som är lika i volym som produkten av havsområdet på ett djup av cirka 50 km, och detta bör oundvikligen leda till bildandet av en lager av utskjutna stenar 1/10 av denna tjocklek över ett område som är 10 gånger större än området för Mare Monsim och Seas of Tranquility. Författaren till detta kapitel, baserat på tillgängliga fotografier av månens yta, tvivlar på giltigheten av denna synvinkel.

Hypotesen att mascons är resterna av främmande föremål som kolliderade med månen bygger på ett antal antaganden, nämligen att nedslaget sker med en hastighet som bara är något högre än månens utrymningshastighet, att nedslagets egenskaper kan vara extrapoleras baserat på energiparametrarna för kärnexplosionerna och i fallet med lunar maria, och att volymen av nettoutkastningen av månstenar är lika med volymen av föremålet som kolliderar med månen. Denna förklaring innebär ett slags "fylla i." På grund av svårigheten att bevara mascons, om månens inre är vid smältpunkten för stenarna, antas det att fyllningen inträffade under nedslaget, genom de processer som beskrevs av Van Dorn. Det är viktigt att det finns en ungefärlig överensstämmelse mellan de massor som krävs för att bilda mascons och de massor som krävs för att bilda hav. Den stora överskottsmassan av Mare Mons mascon och mascons från andra hav och deras fortsatta existens under eoner (troligen 4,0 * 10 9 år) indikerar att Månen är och var en mer solid kropp och med lägre temperaturer än jorden, kl. vilken isostatisk jämvikt etableras inom cirka 10 7 år. Det verkar som om hypotesen om kolossala lavaflöden och mycket stora rörelser av materia från månens inre zon inte är förenlig med bevarandet av dessa massiva strukturer under flera eoner.

Intressant nog visade laserhöjdmätaren på rymdfarkosten Apollo 15 att det fanns stora höjdskillnader för olika delar av månens yta. Områdena av den synliga halvklotet ligger generellt sett lägre med cirka 2 km, och den osynliga halvklotet är förhöjd i förhållande till sfären som är centrerad i massans centrum. Dessutom är de djupare punkterna som identifierats hittills belägna i cirkulära hav, vilket naturligtvis innebär att vissa massor av högdensitetsmaterial måste ligga under ytan av dessa regioner. På den osynliga sidan av Månen finns också en mycket djup Van de Graaff-krater med oregelbundna konturer, och frågan uppstår naturligtvis om förekomsten av en mascon i detta område.

MÅNENS YTA

Månens yta är täckt av kratrar och stora, platta områden. Kratrarna är till övervägande del av nedslagsursprung, men det finns naturligtvis även vulkaniska. Slagkratrar varierar i storlek från mikroskopiska till gigantiska lunar maria områden hundratals kilometer i diameter. Områdena är i olika åldrar. De gamla, mycket täta kraterområdena är troligen mellan 4,0 och 4,6 miljarder år gamla. Isolerade, sällsynta kratrar täcker områden som har bildats under geologisk tid. Dessa kratrar har studerats av många forskare med stor omsorg. Men de representerar mestadels slumpmässiga händelser och avslöjar lite om månens historia. Ptolemaios och Al-Batani har negativa gravitationsanomalier på cirka 87 milligal och indikerar således att dessa gamla kratrar uppstod på den fasta månen tidigt i dess historia och att det fasta tillståndet har bestått fram till idag. Tyvärr är det svårt att säga exakt vilken temperaturregim som är förenlig med detta faktum. Stora kratrar har centrala toppar, vilket indikerar att det fanns en "rikoschett" av material eller att det finns ett fragment av en främmande kropp som träffade månen. Förmodligen är den första förklaringen mer korrekt.

Det finns också vulkanliknande kratrar på månen. Dessa inkluderar kratrar omgivna av mörka områden och en serie kratrar längs slingrande avgrunder. Davy's Fissure består av en nästan rak linje av kratrar som kan vara endogena eller nedslagskratrar orsakade av nedslag med föremål som huvudet på en komet, som bröts i många fragment av månens gravitationsfält. I många fall är det svårt att avgöra om andra små kratrar tillhör denna klass. Att lösa detta problem krävde betydande ansträngningar. Många av dessa kratrar har breda munnar, som om de skapades av utflödet av gaser. (Ånga är den mest karakteristiska vulkangasen på jorden! Vilka är dessa gaser på den mycket torra månen? Reagerade vatten med järn någonstans i den inre zonen för att frigöra väte, eller var det kolmonoxid eller något annat?) I vissa lokala strukturer av lavaflöden observeras på platser, särskilt i Mare Monsim och i Serenityhavet. Dessutom verkar Maria Hills, som ligger i den västra ekvatorialregionen, ha tecken på vulkanism.

Stora hav är stora öppningar som vanligtvis anses vara lava, men som kan vara vulkanisk aska eller pyrogen sten. Lavaströmmar som kommer ut på jordens yta är vanligtvis skummande, och strömmar som kommer ut på månens yta, där det åtminstone för närvarande råder ett djupt vakuum, bör vara desamma, även om de smälta massorna innehåller mindre flyktiga ämnen. Det som nu observeras är jordar bestående av finkrossade kristallina och glasartade partiklar i vilka fragment av kristallina stenar är nedsänkta. Dessa fragment har ibland hålrum med släta väggar, som bör bildas under kristalliseringen av en smält massa som innehåller makroskopiska gasbubblor. De ser ut som om de härdat på något djup under det isolerande ytskiktet. Kollisioner av mikrometeoriter med jord och stenar spelade en roll för bildningen av jorden, även om den troligen delvis är av pyrogent ursprung.

Stora grunda hav - Stormarnas hav, Stillhetens hav, Överflödshavet och Molnhavet - har inga märkbara gravitationsavvikelser som sammanfaller med dem. Bäckarna är alltså i ett tillstånd av isostatisk jämvikt, vilket indikerar att materialet i strömmarna troligen kommer underifrån ytan där det låg, eller att isostatisk jämvikt har etablerats för stora ytor av ytan, men inte för mascons som ligger på några djup under ytan. Detta lager av mörka stenar måste vara mycket tjockt, i storleksordningen flera kilometer, eftersom bergen med anslagsursprung, som ursprungligen låg i dessa områden, till största delen täcks av de nämnda flödena. Dessa stenformationer kunde delvis ha förstörts till följd av kraftfulla nedslagsprocesser som ledde till att stora hav uppstod, men i grunt hav måste det också finnas djupa ”fickor” och grunda områden. Under många år var en vanlig hypotes att dessa mörka hav bildades av lavaströmmar från Månens inre; denna hypotes är fortfarande populär idag. Seismiska data skiljer sig dock så väsentligt från data som registrerats på jorden att för att förklara dessa avvikelser är det nödvändigt att postulera markerade skillnader i ytstrukturer. Den bästa förklaringen som har föreslagits i skrivande stund är att månens yta är sammansatt av extremt fragmenterat material och består av jord med stenar utspridda i sig (se diskussion nedan).

Uppskattningar av regolitens tjocklek varierar avsevärt. Shoemaker et al. indikerar små värden av detta värde, från 3 till 6 m djup i en krater nära landningsplatsen för Apollo 11-månfacket. Kopal, baserat på spårens djup, insisterar på en tjocklek på flera hundra meter, och Seeger, baserat på en studie av Davy-kraterns strukturer, tror att tjockleken på lagret vid denna punkt är 1 km. Gold och Souter tyder på att djupet på lagret av fragmenterad materia är 6-9 km. Dessa uppskattningar avser ytskiktet av haven. Intensiva stötprocesser på kontinenternas yta borde också ha lett till bildandet av mycket fragmenterad materia, och naturligtvis utsattes kontinenternas yta för samma bombardemang av mikro- och makrometeoritobjekt (som ytan av haven) från det ögonblick de bildades.

Stora stora hav bildades som ett resultat av kollisioner med massiva kroppar. Van Dorn tillämpade vågteori för att studera sådana kollisioner och noterade, i synnerhet i fallet med Östra havet, god överensstämmelse mellan de beräknade och faktiska radierna för vågliknande strukturer som omger detta och andra hav, förutsatt att det finns ett vätskeskikt. 50 km tjock. Det är dock omöjligt att samtidigt anta att det finns ett 50 km djupt vätskeskikt och samtidigt en fast skorpa som stöder de befintliga bergskedjorna. Det är möjligt att ett mycket fragmenterat lager av fast material skulle kunna bete sig som en ofullständig vätska och bilda vågor under högenergiprocesser som stelnar när energitätheten sjunker till lägre värden.

Kaula et al visade att månens bortre sida är ca 3-4 km högre än den synliga sidan och att figurens centrum är förskjutet till longituden 25° Ö med 2-3 km. Detta tyder troligen på en jordskorpatjocklek på cirka 30 km på bortre sidan och att skorpan är sammansatt av mineral rika på CaO, Al203 och Si02, och innehåller en del FeO.

Fysiska data på månens yta indikerar att det på ytan av haven och kontinenterna finns ett mycket fragmenterat lager av silikater, att månens kropp är mycket solid ner till betydande djup och var så under större delen av sin existens.

SEISMISKA OBSERVATIONER

Seismiska instrument installerades på månens yta av medlemmar av Apollos rymdfarkoster, och informationen som erhålls med deras hjälp är av stort värde för att förstå Månens inre struktur. Den första, mest överraskande upptäckten var att dämpningshastigheten för seismiska signaler på månen var mycket mindre än dämpningshastigheten på jorden. Månutrymmet på rymdfarkosten Apollo 12 föll ner på månens yta med en hastighet av 1,68 km/sek. Anslagsenergin var 3,36 * 10 16 erg. Avståndet mellan olycksplatsen och närmaste seismometer är 73 km. En signal registrerades som nådde ett maximum efter cirka 7 minuter. efter nedslaget, och sedan sakta bleknade bort

i 54 min. När bärraketen från rymdfarkosten Apollo 13 släpptes på månen (hastighet vid islagsögonblicket 2,58 km/sek, anslagsenergi 4,63 * 10 17 erg, avstånd från seismometern 135 km), registrerades ett liknande fenomen som varade över 200 min. Om ljudets hastighet var 6 km/sek skulle ljudvågorna färdas 21 600 km, eller 6 gånger månens diameter, på 1 timme. Både P- och S-vågor registrerades (både en kompressionsvåg och en skjuvvåg). Liknande fenomen registrerades i de senaste flygningarna.

Dessa resultat skiljer sig markant från observationer på jorden, där signalerna skulle tona bort inom några minuter. Andra, svagare signaler av nästan liknande typ observerades, troligen till följd av att meteoritkroppar fallit ner på månens yta. Dessutom mottogs andra grupper av signaler där registreringsmönstret upprepades mycket noggrant, vilket tydde på att medlemmarna i gruppen av signaler härstammade från samma källa och gick till seismometrarna längs samma vägar. Vågorna och energin från långa svängningar är koncentrerade till en mycket liten volym, troligen i ytskiktet, främst i källans omedelbara närhet. Sådant långsamt förfall av signaler observeras inte på jorden, och därför måste det finnas betydande skillnader i de två planeternas fysiska egenskaper. Den mest uppenbara av dessa är månytans mer fragmenterade natur. Det är troligt att både Stormarnas hav och Stillhetens hav bör ha ett mycket fragmenterat lager, liknande det som finns på delar av kontinenterna som ligger under havens mörka jord och steniga lager. Latham et al diskuterade dess struktur och Gold och Sauter utförde beräkningar med hjälp av en modell av ett dammlager flera kilometer tjockt med ljudhastigheter som ökade linjärt med djupet och med reflektioner från det yttre lagret av havsytan. De två modellerna liknar varandra om vi kommer ihåg att stenar som är mindre än våglängden har liten effekt på ljudvågornas utbredning och reflektion. Det är troligt att fasta silikatskikt skulle bete sig annorlunda.

Ett antal signaler återges med hög noggrannhet och kan inte hänföras till meteoriter, därför är de av endogen natur. De registreras oftare vid perigeum och uppenbarligen "tänds" av tidvatteneffekten. Reflexioner från olika massor och ytor bör förekomma. Följaktligen måste det också finnas omfattande strukturella inhomogeniteter. Dessa "månbävningar" innebär att mekanisk eller potentiell energi från ett antal källor försvinner som vibrationsenergi och värme. Man kan tänka sig flera källor till sådan energi.

1) Mascons dyker ner i djupare lager.

2) Månens oregelbundna form förvandlas till en mer regelbunden sfärisk form.

3) Den ellipsoidala månbanan blir allt mer cirkulär när huvudaxeln minskar. Denna effekt kan läggas ovanpå andra orbitala förändringar på grund av andra skäl.

4) Konvektiva processer i månens tarmar eller lavaflöden orsakar "jordliknande" månbävningar.

5) När månen rör sig bort från jorden på grund av tidvatteneffekter, minskar den, förblir en halvklot vänd mot jorden, dess rotationshastighet, och detta orsakar förmodligen månbävningar, och rotationsenergin är en källa till seismisk energi.

6) Lätt sammandragning och expansion sker på grund av temperaturförändringar på månen.

7) Stenrutschbanor. Det verkar dock troligt att denna process tog miljarder år att slutföra.

"Månbävningar" verkar inträffa på djup av cirka 800 km, och reflektioner som inträffar på sådana djup indikerar att någon skiktad struktur finns på dessa djup. Det finns dock inga tillförlitliga bevis för att det finns en metallkärna ännu. Det kan finnas ett basaltiskt 20 km lager av regolit; till ett djup av 60 km - ett lager med en kompressionsvåghastighet lika med ljudets hastighet i anortosit, och. djupare, på obestämt djup, är ett material med ljudhastigheten som är karakteristisk för dunit. Således består den skiktade strukturen troligen av ett 20 km lager av fragmenterad basalt, ett 40 km lager av anortosit och sedan ett lager av dunit med okänt djup med en månbävningskälla och svag reflektion på ett djup av cirka 800 km; Det finns inga bevis för närvaron av en metallkärna. Nya data visar att det finns en central region som inte leder S"-vågor

och troligen bestående av delvis smälta silikater. Denna centrala "kärna" har en radie på cirka 700 km.

Månen är mycket tystare än jorden med sina outtömliga energikällor, varav den viktigaste är konvektion i manteln orsakad av radioaktiv uppvärmning. Det är detta som skapar gigantiska bergskedjor, positiva och negativa gravitationsavvikelser, ger upphov till enorma vulkaner och lavaflöden och flyttar kontinenter. Om konvektion finns eller existerade på månen, bör dess effekter vara mycket små jämfört med vad som observeras på jorden.

Förklaringen av seismiska fenomen som en konsekvens av ett fragmenterat lager på ytan motsäger i grunden idén om ett lager av stelnad lava under ytan. Däremot innehåller månjorden stenar som bildades genom smältning, och komplexa och noggrant studerade mönster av "månbävningar" indikerar att det finns komplexa strukturer under månens yta.

KEMISK SAMMANSÄTTNING

De senaste mätningarna av månens radie gjorde det möjligt att fastställa medeldensiteten för dess jord till 3,36 g/cm 3 , och ytskiktets skarpt fragmenterade natur indikerar att när man uppskattar materiens densitet för hela månen, inverkan av tomrum måste beaktas. Dessutom kan densiteten i undergrunden minska på grund av höga temperaturer i större utsträckning än öka på grund av höga tryck. Detta indikerar återigen att mineraldensiteter kan vara högre under laboratorieförhållanden. Kanske är värdet 3,4 g/cm 3 en acceptabel uppskattning av medelvärdet för denna parameter. Medeldensiteterna för typ L- och H-kondriter under lågtrycksförhållanden ligger i intervallet 3,57 och 3,76 g/cm 3 eller 3,68 och 3,85 g/cm 3 om tunga mineraler är närvarande. Tätheten av jordens jord vid låga temperaturer och tryck kan vara cirka 4 g/cm3. Följaktligen innehåller månen antingen mindre järn eller större mängder vatten och kolföreningar än jordens stenar. De låga halterna av vatten och kolföreningar i ytmaterialet motsäger den andra hypotesen. Silikater, som visas genom analys av meteoriter med en järnhalt på högst 10 viktprocent, kunde ge den erforderliga densiteten. Typ III kolhaltiga kondriter har också denna densitet. Koncentrationen av kalium i dessa meteoriter är lägre än i andra kondriter och är cirka 360 ppm istället för 850 ppm. Detta lägre relativa överflöd av kalium, och jämförbara koncentrationer av uran och torium, skulle ha gjort det möjligt för den initialt kalla månen att förbli under silikatsmältpunkten under hela geologisk epok.

Wencke, i en mycket omfattande genomgång av Månens kemi, kom till slutsatsen att Månens ytmaterial kan betraktas som en blandning av två komponenter: en kondenserad vid hög temperatur och den andra med en genomsnittlig meteoritisk sammansättning. Förhållandet mellan K och U är cirka 2000, medan det i kondritiska meteoriter når 60 eller 80 tusen. Detta beror på den betydligt ökade koncentrationen av U och andra element som kondenserar vid höga temperaturer. Intressant nog är detta förhållande för terrestra bergarter cirka 10 000, vilket indikerar en ökad andel högtemperaturkondensat i jorden.

De första uppgifterna om den kemiska sammansättningen av månstenar, som erhållits av Turkevich et al., baserat på observationer med användning av rymdfarkosten Surveyor 5 - Surveyor 7, indikerar att havsytan innehåller basalt med ett högt innehåll av titan och att kontinenterna har höga koncentrationer av aluminium och kalcium och låga koncentrationer av järn. Dessa resultat bekräftades till fullo senare av en mer detaljerad studie av sammansättningen av månens stenprover som levererats till jorden av besättningarna på rymdfarkosten Apollo. Det finns flera olika typer av stenar på månens yta. De marina områdena förefaller till övervägande del bestå av bergarter av basalttyp och finkrossat material. Kontinentala områden är gjorda av bergarter som kännetecknas av höga koncentrationer av kalciumfältspat, ämnen som anortosit. Vidare består området nära Fra Mauro-kratern, där besättningen på rymdfarkosten Apollo 14 "landade", av vad vi kallar KREEP, det vill säga ett ämne som kännetecknas av en hög halt av kalium, sällsynta jordartsmetaller

grundämnen och fosfor. Meteoriter av anortosit- eller KREEP-typ har aldrig observerats, och inga andra månstenar finns bland meteoriter. Andra typer av stenar har upptäckts som uppenbarligen är sällsynta.

Det finns några märkbara skillnader i den kemiska sammansättningen av mån-, mark- och meteoritämnen.

En mycket märklig skillnad i kemisk sammansättning gäller europium. Detta element är tvåvärt i starkt reducerande miljöer och trivalent i mindre reducerande förhållanden. I månens ytbergarter visar europium en tydlig tendens att följa tvåvärt strontium och en försvagad tendens att bete sig som andra trevärda sällsynta jordartsmetaller. Detta visar att månens yta har bildats under starkt reducerande förhållanden. Endast små metalliska inneslutningar av järn och nickel detekteras, och det är fortfarande oklart om de är av månens ursprung eller fragment av meteoriter. Järnsulfid finns endast i små mängder. Mest förvånande är det faktum att koncentrationen av titan är mycket högre i vissa månbasalter än i landbaserade.

De fysikaliska egenskaperna hos dessa silikatstenar är intressanta. Basaltjordar består av mycket små kristallina och glasartade fragment. Breccierna verkar vara sintrad jord. Det finns stenar som har kristalliserat från en flytande smälta och ibland innehåller släta bubblor, vilket tyder på att gasbubblor förekom under stelningsprocessen. "Creation Specimen" 15,415 består helt av förglasade kalciumfältspatsfärer. Månstenar innehåller ofta runda silikatinneslutningar, som har fysikaliska egenskaper som liknar meteoritkondruler, men har en annan kemisk sammansättning. Däremot har inga identifierade meteoritfragment hittats, vilket tyder på att meteoriter som träffar månen bryts i extremt små fragment. Dessutom skiljer sig månstenar i kemisk sammansättning från meteoritstenar.

Eftersom månen inte har någon atmosfär kan högenergistrålning observeras som sänds ut av radioaktiva element på höga höjder över månens yta. Sådana observationer planerades av Arnold när han utarbetade programmet för flygningar till månen och genomfördes nyligen framgångsrikt av medlemmar av besättningarna på rymdfarkosten Apollo 15 - Apollo 17. Dessa studier tyder på att marina områden har högre koncentrationer av kalium, uran och torium än kontinentala och att olika koncentrationer av dessa grundämnen registreras över stora områden av havsytan. Dessutom är koncentrationsförhållandet kalium/uran alltid lägre än i terrestra bergarter. Dessa data bekräftas av analys av månstenar som förts till jorden och visar att stora områden av månens yta kännetecknas av kemiska skillnader. Adler et al., som studerar röntgenfluorescensen hos månstenar när de belyses av solröntgenstrålar, visade att kontinentala områden, generellt sett, innehåller fler element som är karakteristiska för anortositiska bergarter. Tyvärr har mer detaljerade och omfattande studier av detta slag som täcker hela månens yta ännu inte utförts.

Det förefaller troligt att det från det tidigaste skedet av månens existens skedde kontinuerlig avsmältning i begränsad skala; Detta verkar bekräftas när studien av månprover expanderar. Små lavaströmmar som finns på olika platser kan vara av nyare ursprung. Om de kommer ut från Månens djupa inre kan de ge information om den kemiska sammansättningen av det djupa inre, vilket kommer att vara mycket värdefullt. Man trodde att besättningen på rymdfarkosten Apollo 16 som landade nära Descartes-kratern skulle hitta nyare vulkaniska stenar, men platsen visade sig vara täckt med gamla anortositstenar. Besättningen på rymdfarkosten Apollo 17 måste landa i en mörk vik i Mare Serenity, nära Littrow-kratern, där det finns mycket tydliga tecken på ett lavaflöde. Om denna ström kom ut från ett grunt djup, uppstår frågan: hur skulle en stor mascon överleva i Klarhetshavet, eftersom månens tarmar i detta fall borde ha haft en hög temperatur, med början från lokal källa till den angivna mörka bergarten och till stora djup? Det följer att vulkanflödet, om det finns ett, kom inifrån och att Månen har ett mycket hårt yttre skal. Stenprover som levereras från den här webbplatsen kommer att ge information om månens inre sammansättning.

KOLÄMNEN

Inga bevis har hittats för att stödja existensen av levande eller fossila biologiska former på månen. Den totala kolkoncentrationen i alla studerade månstensprov varierar från 30 till 230 ppm, med kolkoncentrationer i marken som är högre än i kristallina bergarter. Koncentrationen av kväve är något lägre än kolets.

Kemisk analys bekräftade förekomsten av kolväten, föreningar av kol, väte, syre och kväve, men i allmänhet i så små koncentrationer att det är svårt att vara säker på att de är endogena ämnen och inte en följd av markföroreningar. Gaskromatografen och masspektrometern är så känsliga att de kan upptäcka vissa föroreningar i koncentrationsintervall så låga som 10-9 . Alla forskare hittade olika kolväteföreningar som innehåller upp till sex eller fler kolatomer, och de vanligare och enklaste föreningarna av kol med syre, väte och kväve. De mest intressanta föreningarna ur synvinkeln av existensen av biologiska former av materia har identifierats av ett fåtal forskare. Nagy et al upptäckte glycin, alanin och etanolamin förutom urea och ammoniak. Fox et al hittade glycin och alanin i icke-hydrolyserade vattenhaltiga extrakt och fann dessutom närvaron av glutaminsyra, asparaginsyra, serin och treonin i extrakt efter hydrolys. Koncentrationerna av dessa ämnen var cirka 50 delar per 10 9 . Hodgson et al identifierade porfyrin, men de förknippade dess närvaro med förorening av månstenar av raketmotorns munstycksgaser. Med tanke på de mycket små mängderna av detekterade ämnen är det nödvändigt att bevisa innehållet av dessa föreningar i andra prover av månjord och att ta prover för analys med särskild försiktighet, för att undvika att de kontamineras. Det är troligt att många föreningar bildades genom att lägga till kemiska lösningar till de studerade proverna av månstenar, eftersom månstenar innehåller aktiverade atomer av kol och andra element som föll på månens yta med solvinden. Abell et al., i synnerhet, bevisade bildandet av deuteriummetan C D 4 när deuteriumvatten D 2 0 användes istället för vanligt vatten H 2 0. Vatten i månprover

av jord finns i så små koncentrationer att det är extremt svårt att skilja mellan endogena vatten- och markföroreningar.

MÅNENS ÅLDER

När man studerar månstenarnas ålder används två metoder för bestämning. Om man antar att månstenarna härstammar från ämnen av meteorittyp, bestäms tiden när månytans bergarter separerades från ämnet av meteorituppkomst. Den här tiden är känd som "modellåldern". Vid beräkning av Rb 87 - Sr 87 åldrar eller uran-bly och torium-bly åldrar antas att koncentrationsförhållandena av rubidium till strontium eller uran och torium till bly inte har förändrats sedan separationen. Den andra metoden för att bestämma bergarternas ålder bestämmer tiden när provet som studeras senast var i smält tillstånd eller när isotoper av grundämnen senast var jämnt fördelade mellan mineralerna i bergprovet som studerades. Detta är en "isokronisk ålder". Rb 87 - Sr 87 modellålder för de flesta av de studerade månens jordprover är cirka 4,6 eoner (4,6 10 9 år); det här är den tid som krävs för bildandet av Sr 87 i de flesta prover från primordialt strontium på 4,6 eoner, enligt studier av basaltiska akondritmeteoriter. Bergarternas isokronålder varierar från 3,3 till 4,1 eoner. Detta innebär att bergarternas allmänna sammansättning i förhållande till rubidium och strontium bildades i denna form för 4,6 eoner sedan och inte förändrades under den process av upprepad upphettning som skedde vid senare isokroniska ögonblick. Askflöden under dessa senare perioder ledde inte till separation av flytande smälta och fasta rester, vilket troligen berodde på Månens svaga gravitationsfält, där fickor med delvis smälta massor inte separerades i lager bestående av flytande och fasta faser , eller orsakades av fullständig smältning av basaltfickor, så att fraktionering inte inträffade. Med 40 -Ar 40 är åldern i allmänhet överensstämmande med den isokroniska åldern Rb 87 - Sr 87, eftersom argon försvann i den allra sista uppvärmningsfasen. Uran-bly och torium-bly åldrar av bergarterna ger en mer komplex bild och överensstämmer inte med Rb 87 - Sr 87 åldrar, uppenbarligen på grund av förlust av bly i det omgivande utrymmet, troligen på grund av förångning. Det är intressant att notera att de isokrona åldrarna för ett stort antal av de studerade jordproverna och många kristallina prover har värden i intervallet 4,3-4,6 zoner.

Eftersom jordproverna och bergarterna har olika sammansättning borde vulkaniska flöden som bröt ut från isolerade fickor inte ha blandat sig med varandra under perioden från 4,6 eoner sedan innan flödena bildades, det vill säga för 3,3-4,0 eoner sedan. Huruvida utgjutningarna inträffade före 4,0 eoner eller efter 3,3 eoner är okänt. Den motsatta hypotesen är att de basaltiska komponenterna bildades av vanliga terrestra flöden där basaltsmältan separerades från den fasta fraktion som fanns kvar på djupet och att uranbly, torium-bly, rubidium och strontium i varierande mängd tillsattes senare från vissa Urmateria bildades för 4,6 eoner sedan. I detta fall måste det antas att dessa ursprungliga basaltiska bergarter med låga halter av dessa grundämnen har bildats som ett resultat av smältprocesser, under vilka, när det gäller terrestra bergarter, i regel basalter som innehåller de nämnda elementen bildas. Detta är dock helt otroligt, och en mer tillförlitlig förklaring är tydligen att orsaken till avvikelserna var smältningen av begränsade system i närvaro av ett svagt gravitationsfält.

Två åldersindikatorer är av intresse: bestäms av förhållandet K 40 - Ar 40 (metod utvecklad av Turner) och bestäms av förhållandet Rb 87 - Sr 87 (metod utvecklad av Schaefer et al.). Skapelseprov 15415 och anortositstenar som tagits tillbaka av besättningen på rymdfarkosten Apollo 16 är cirka 4,1 eon gamla. Det har föreslagits att åldern för vissa anortostiska bergarter bör vara 4,6 eoner på grundval av att den tidigaste smältperioden inträffade vid den tiden och att de anortostiska bergarterna uppträdde då. Vad skiftade klockan i cykeln K 40 - Ar 40? En het sol, kollisioner i asteroidbältet, eller båda, eller något annat okänt?

MÅNENS HISTORIA

Det är nu känt att Månens kontinentala regioner består av stenar av anortosittyp och att dessa bergarter och titan-järnbasalt fick sin sammansättning som ett resultat av smältprocesser för 4,6 ± 0,1 eoner sedan. Senare smältning inträffade, vilket ledde till bildandet av klipporna i Stillhetens hav och Stormhavet. Som ett resultat av vissa processer under denna period bildades mascons och har på grund av stenarnas hårdhet bevarats till våra dagar. De maximala underjordstemperaturerna som krävs för att bevara mascons är inte kända, men jordens underjordiska temperaturer verkar vara för höga. En korrekt jämförelse försvåras av jordens större gravitationsfält och högre tryck i dess yttre lager. Om det inte fanns några tecken på smältning skulle man kunna anta att månen har varit kall genom historien. Om det var möjligt att ignorera mascons, skulle detta leda till acceptans av högtemperaturhypotesen, naturligtvis att ignorera eller hitta en annan förklaring till tröghetsmomenten. Om alla omständigheter beaktas, blir det oundvikligt att inse behovet av en komplex historia om månen. Om något är magnetiska stenar mystiska.

Om månen ursprungligen var helt smält måste den ha stelnat och genomgått differentiering för 4,5-4,7 eoner sedan. Anortositskiktet härdade och flöt upp till ytan, pyroxen-olivinskiktet sjönk ner i djupet och skiktet av titan-järnbasalt dök upp mellan dem eller blandades med andra skikt för att släppas senare under den efterföljande smältningen av enskilda volymer. De yttre delarna måste ha svalnat i en sådan utsträckning att de säkerställer att negativa gravitationsavvikelser kvarstår i Ptolemaios och

Al-Batani och, förmodligen, i sådana kratrar över hela ytan. Detta hände när koncentrationerna av radioaktiva grundämnen var på maximala nivåer. Mycket forskning har utförts på månens termiska regim under hela dess geologiska historia. Sådana studier visar hur svårt det är att kyla månens smälta kropp inom en eon, även i frånvaro av radioaktiva element. Kanske, som Tozer betonar, spelade konvektion den största rollen. När det gäller jorden har avkylning inte skett på 4,6 eoner och positiva gravitationsanomalier upprätthålls endast av gigantiska konvektiva celler. Under hela uppkomsten av lavaflöden måste månens inre ha hållit en hög temperatur, och endast i det yttre skalet var det möjligt för förekomsten av fast sten, som är fallet med jorden. Det verkar osannolikt, om inte rent av omöjligt, att förklara observationerna på detta sätt. Även utan att tillgripa mascons skulle en sådan hypotetisk månhistoria producera fler lavaflöden än vad som faktiskt observeras, och speciellt en sådan högtemperaturhypotes skulle innebära mycket mer omfattande smältning av månytan. Frånvaron av havsliknande områden tyder på att smältprocesserna endast hade en liten omfattning.

Om värdena för tröghetsmomenten som fastställts med hjälp av konstgjorda månsatelliter och astronomiska observationer är korrekta, är ett utökat lager av anortositiska stenar med låg densitet, en liten järnkärna och täta kiselstenar i månens inre otänkbara utan förekomsten av något lager av högdensitetsmaterial nära ytan. Och det verkar otroligt att ett sådant berglager med hög densitet av materia skulle ha bildats och bevarats om Månen hade varit en helt smält kropp i ett tidigt skede av sin existens. Men kanske är uppgifterna om tröghetsmomenten felaktiga!

Det har föreslagits att den initiala avsmältningen för 4,5-4,7 eoner sedan var begränsad till det yttre lagret i den från början kalla månen och att mascons stöddes av det kalla inre, och de negativa gravitationsanomalierna i Ptolemaios- och Al-Batani-kratrarna och andra kratrar - det yttre lagret, som svalnade ganska snabbt. Denna modell antar att följande faktorer var uppvärmningskällorna.

1) Ytuppvärmning i en stor gassfär eller under ackumuleringsprocessen i en sådan sfär.

2) Ytuppvärmning på grund av tidvatteneffekter under infångandet av månen.

3) Rörelsen av magnetiska fält längs månytan och exciteringen av elektriska strömmar i silikater som redan värmts upp av några tidigare fungerande mekanismer.

4) Uppvärmning under ackumuleringsprocessen, där snabb ackumulering av fasta ämnen skedde i de sista stegen. När den svalnade separerades den i flera lager, där titan-järnbasalten stelnade sist, någonstans under ytan. Uppenbarligen skulle alternativ 4) leda till skapandet av mycket dynamiska förhållanden, dåligt lämpade för att separera bergarter i de olika lager som identifierats av kemisk forskning. Basalten smälte senare och tvingades uppåt från djupare lager. Radioaktiv uppvärmning kan ha uppstått som ett resultat av den mycket låga värmeledningsförmågan hos dammskiktet på ytan och dess höga värmeisolerande egenskaper. "Grunda" hav, bestående av askflöden på en mycket oregelbunden yta, skulle ha flera djupt liggande lager såväl som ytlager. De djupa lagren måste ha värmts upp märkbart under perioder som sträcker sig från hundratals miljoner till en miljard år, även om de från början hade låga temperaturer (cirka 0 ° C), vilket dock inte alls är nödvändigt. Författaren till detta verk delar dessa idéer.

Man trodde tidigare att de första kratrarna, maria och mascons bildades som ett resultat av kollisioner i de tidiga stadierna av månens geologiska historia, men om vi antar att en katastrofal kollision inträffade i asteroidbältet för cirka 4 eoner sedan, vilket leder till till bildandet av många stora och små fragment som föll på jorden, månen och andra planeter under flera hundra miljoner år, är det möjligt att konstruera en annan historia av månytan. Det finns inga spår av sådana kollisioner bevarade på jorden om de inträffade före bildandet av jordens äldsta stenar. Vi måste acceptera att mascons uppstod som ett resultat av någon "rikoschetter" av månstenar och att gravitationella anomalier kvarstod trots omfattande och energiska förskjutningar av stenar, eftersom kollisioner av detta slag måste ha skett i höga hastigheter.

Därför, för att förklara gravitationsanomalier, måste massorna av föremål som kolliderar med så höga hastigheter vara extremt små. Med detta antagande kan vi lätt ha månens yta tillräckligt kall för att stödja förekomsten av gravitationella anomalier av typen Ptolemaic och Al-Batani, men problemet med existensen av mascons förblir olöst om vi accepterar att titanjärnhaltiga basaltiska stenar hälls på ytan från en underjordisk smälta, vilket verkar vara en acceptabel hypotes med denna förståelse av månens tidiga historia.

Partiell smältning av månens inre för 3,1-3,0 eoner sedan, vilket accepteras av vissa forskare, skulle nästan säkert leda till separation av rubidium och strontium från varandra, och därför kunde modellåldern för titan-järnbasalter nästan säkert inte vara cirka 4,6 eoner. Detta är ett tungt vägande argument mot bildandet av dessa stenar som ett resultat av partiell smältning av månens inre.

Således kan vi dra slutsatsen att månen bildades vid relativt låga temperaturer, värmdes upp av externa värmekällor, kyldes tillräckligt och till ett tillräckligt djup för att tillåta stora kratrar (150 km i diameter) att upprätthålla negativa gravitationsavvikelser, och var tack vare dess solid inre, kapabel att upprätthålla masskoncentrationer. Differentiering av anortosit, titan-järnbasalt och andra fraktioner skedde under kylningsprocessen. Jorden bildades främst av ett askflöde och smältes i begränsade mängder på grund av radioaktiv uppvärmning på grund av den låga värmeledningsförmågan hos markens ytskikt. Denna påstådda historia är komplex och kommer sannolikt att revideras när bevis ackumuleras.

Som diskuterats ovan har seismologer erhållit data som bekräftar förekomsten av ett anortositskikt som sträcker sig till ett djup av cirka 60 km under ytan, och en inre zon under detta skikt bestående av bergarter av dunittyp rika på pyroxen och olivin. Jämfört med jordbävningar är månbävningar mycket måttliga, och några av dem inträffar upprepade gånger på punkter som ligger på ett djup av cirka 700-800 km. I detta fall uppstår reflektioner i strukturer som är belägna på ungefär samma djup. De kan inte orsakas av förekomsten av en metallisk kärna, utan kan skapas av gränssnitten mellan strukturer av någon annan typ. Detta stöder hypotesen om mycket djup eller fullständig smältning i början av månens historia. Bevisen är dock inte avgörande. Observationer utfördes på begränsade områden av månens yta och i områden relativt nära zonerna för stora mascons och nedslagshav.

MAGNETISKA STENAR AV MÅNEN

Inget dipolfält har upptäckts på månen, men magnetiserade stenar finns vid Apollos landningsplatser, som är mellan 4 och 3,1 eoner gamla. Därför måste magnetiska fält före denna eller senare tid ha funnits på månen, och stenar i dessa magnetfält måste ha svalnat till temperaturer under Curie-punkten. Det finns också ganska stora magnetiserade ytor. Ursprunget till de magnetiska fälten som är ansvariga för bildandet av magnetiserade stenar förblir ett mysterium för alla forskare av detta fenomen. Denna fråga är viktig för problemet med månens ursprung.

Efter att jordens magnetfält och solens möjliga fält förkastades vände vi oss till ett möjligt måndipolfält, som borde ha försvunnit tidigast för 3,1 eoner sedan. Ett förslag, framför allt av Runcorn, förutsåg existensen av en järnkärna som var mindre än jordens, som därför skulle behöva rotera mycket snabbt för att skapa det nödvändiga fältet. Detta verkar osannolikt, eftersom seismiska observationer inte har upptäckt en kärna, även om de kanske inte är helt avgörande. Om en sådan spinnjärnskärna fanns tidigt, för mer än 3,1 eoner sedan, skulle detta tyda på att den hade svalnat och därför kanske fältet inte fanns idag. I ett annat fall antas det att månens inre ackumulerades vid låga temperaturer och magnetiserbara partiklar, nämligen järn, ackumulerades i solens urmagnetiska fält, vilket ledde till bildandet av ett permanent magnetiskt dipolfält som kvarstod tills radioaktiv uppvärmning ledde till en ökning av temperaturen över Curie-punkterna. Men i detta fall måste ytområdena smältas för att skapa mycket differentierade områden med lava som strömmar till ytan.

Den populära uppfattningen är följande. Månen ackumulerades först från fasta ämnen vid låga temperaturer på grund av låg gravitationsenergi och ackumuleringshastighet, och senare vid hög gravitationsenergi och ackumuleringshastighet. Detta skapade en solid interiör och en smält yta. Det uppskattas att ackumulering måste ha skett under en period av cirka 2000 år eller mindre för att bilda en smält yta, trots strålningsförluster. Följaktligen borde ett sådant bombardemang ha slutat ganska abrupt. Det är svårt att avgöra var detta kan hända i solnebulosan. Ett alternativ är Ureys gassfärer (1972). I detta fall avsätts fasta ämnen i den inre delen av sfären när den är kall, men när sfären komprimeras ökar temperaturen inuti och därmed bildas den inre delen kall, och ytan ackumuleras vid högre temperaturer. Månen svalnade efter att den heta solen flyttade bort från den gasformiga sfären, och oavsett månens ackumuleringssätt magnetiserade magnetfältet som utfördes av det kalla inre de kylda ytbergarna och försvann när temperaturen på grund av radioaktiv uppvärmning av det kalla inlandet överskred Curie-punkten. Som nämnts ovan är detta det mest intressanta problemet som har förvånat många människor som har studerat månen.

TEORIER OM MÅNENS URSPRUNG

För att diskutera teorier om månens ursprung är det nödvändigt att överväga teorin om ursprunget för planeterna och deras satelliter, i huvudsak solsystemets ursprung. Jupiter och systemet med dess inre satelliter liknar solen och planeterna i sin omloppsbana; Jupiters rotationsaxel är ungefär vinkelrät mot ekliptikplanet. Om andra planeter och deras satelliter reproducerade samma struktur, skulle det inte råda någon större oenighet i åsikter om ursprunget. Man skulle kunna anta att planeterna och deras satelliter ackumulerades från kluster av små gas- och stoftobjekt. Jorden, Venus, Mars och de större planeterna förutom Jupiter har dock rotationsaxlar som inte är vinkelräta mot ekliptikplanet, vilket kräver kollisioner av mycket massiva kroppar för att bilda planeter. Bara detta indikerar närvaron av massiva kroppar i början av solsystemets historia.

Om alla jordplaneter hade stora satelliter, som jorden, kunde man anta att dessa planeter och deras satelliter bildades som dubbla planeter, det vill säga de ackumulerades från fasta och flytande silikater i närheten av varandra. I det här fallet skulle frågan om satelliternas ursprung inte vara föremål för kontroverser och diskussioner, vilket har varit fallet i många decennier. Det är månens unika, som den enda mycket stora satelliten, som utgör ett intressant och kontroversiellt problem om dess ursprung för forskare. När allt kommer omkring, om bildandet av dubbla planeter är regeln, blir frånvaron av en stor måne för Venus och samma satelliter för Merkurius och Mars ett nytt mysterium. Sovjetiska vetenskapsmän, i synnerhet O. Yu. Shmidt, V. S. Safronov och B. Yu. Levin, stödjer en teori som antyder ackumulering av många små satelliter som omgav jorden under dess bildande under en period av cirka 100 miljoner år.

Cameron och Ringwood försvarar uppfattningen att jorden och månen ackumulerades på kort tid, från 10 3 till 10 4 år, vid mycket höga temperaturer och i form av en dubbel kropp. Månen samlade ett flyktigt ämne med hög temperatur som bildade en ring runt jorden. Jordens massa plus dess motsvarande andel solgaser måste ha uppgått till en massa som är ungefär lika med Jupiters massa, ursprungligen fördelad i skivan som omger solen. Det är nödvändigt att vid någon tidpunkt 0,3% av den fasta substansen som är avsedd att bilda fasta ämnen separerar från den 99,7% gasmassan och ackumuleras i en begränsad volym. Man kan anta att detta bara kunde hända om ämnet hade en tillräckligt låg temperatur för att kondensera till en vätska eller fast substans. Det är möjligt att om partiklar satte sig mot molnets mittplan, skulle detta kunna hända. Den beskrivna modellen har något gemensamt och är till viss del identisk med Kuiper-teorin om protoplaneter, vars svaga punkt var förklaringen till förlusten av gasmassa lika med Jupiters massa. Urey påpekade att detta var omöjligt, och hittills har ingen tillfredsställande förklaring erbjudits för förlusten av gaser. Det är möjligt (men inte bevisat) att magnetfälten i Solptz roterande magsitdipol skulle kunna möjliggöra frigöring av gas.

Ringwood, baserat på det faktum att förlusten av flyktiga ämnen är så karakteristisk för månytans substans, indikerar att Månen måste ha frigjorts från högtemperaturgaser. Detta är ett mycket starkt argument, speciellt om mängden av dessa element reduceras i hela månens kropp, vilket fortfarande är ett obekräftat antagande. Mängden av de vanligaste grundämnena i månens bergarter är så nära det som teoretiskt förväntas under fraktionering av smälta silikater att det verkar möjligt att överge hypotesen om en stor roll för förångning. Dessutom behövs en mekanism för att säkerställa lutningen av jordens axel och en viss förändring i månens omloppsbana, eftersom Goldreich påpekar att Månens moderna omloppsbana ursprungligen inte kunde ha varit i planet för jordens omloppsbana. Båda dessa fenomen kräver närvaron av andra tillräckligt stora kroppar, som, som kolliderar med jorden och månen, orsakade de nämnda förändringarna. Om detta vore sant, skulle liknande föremål som kolliderar med andra planeter leda till liknande effekter. Det faktum att Venus inte har någon satellit och roterar i motsatt riktning är kanske det mest övertygande beviset mot den givna teorin om jordens och månens ursprung. Marcus och V.S. Safronov betonade att sådana kollisioner var nödvändiga, och Urey gav en förklaring till bildandet av sådana föremål. Det har nyligen föreslagits att stora förplanetära kroppar existerade och kolliderade under bildningen av jorden under höga temperaturer, och enligt Ringwood-modellen "avdunstade" månen från jorden. Grundämnen som förflyktigas vid temperaturer på 1500° K och lägre har försvunnit från månens yta, men det finns ingen anledning att tro att det finns en betydande skillnad mellan kisel å ena sidan och aluminium, magnesium, kalcium å andra sidan. även om det finns stora skillnader i volatilitet. Författaren till detta arbete tvivlar på riktigheten av Ringwoods hypotes om den gas-, kisel-, aluminium- etc. atmosfär som födde Månen. Kanske, om det var möjligt att utvinna stenar från djupare lager och de visade ett lågt innehåll av flyktiga ämnen, skulle detta kunna tjäna som en indikation på att månens substans i en mycket fragmenterad form värmdes upp till en temperatur på 1000-1500 ° C och att de flyktiga ämnena fördes bort av restgaser. De som är benägna att tro att titan-järnbasalter i huvudsak är lavaströmmar från djupet, uppfattar detta påstående som redan bevisat. Författaren till detta arbete skulle vilja undersöka prover av stenar som hör till de så kallade lokala lavaflödena, som kan ha utförts från de djupa lagren, innan han accepterar denna synpunkt.

Sir George Darwin antog att månen separerade från jorden, och denna idé har diskuterats många gånger under detta århundrade av både dess anhängare och dess motståndare. Wise och O'Keefe granskade nyligen denna debatt. Densiteten hos månens stenar är nära tätheten hos jordens mantelstenar, och denna mystiska fråga löses lätt med denna hypotes. Mycket ansträngning har lagts ned för att bevisa möjligheten till en sådan separation. Under de senaste åren har denna hypotes delvis, och kanske helt, skakas av studier av den kemiska sammansättningen av stenar på månens yta. Månbasalter har definitivt högre koncentrationer av järn och titan och definitivt lägre koncentrationer av flyktiga ämnen jämfört med jordlevande. Naturligtvis kan det inte helt uteslutas att sådana skillnader kunde ha uppstått i den komplexa processen med högtemperaturseparation, men detta verkar osannolikt. Månstenarnas ålder förskjuter separationstiden med 4,5 eoner. En omständighet är viktig, uppenbar från de gamla uppgifterna. Om jorden och Venus bildades som ett resultat av liknande processer på jämförbara avstånd från solen, varför har då jord-månesystemet ett mycket stort positivt rörelsemängd i förhållande till omloppsrörelsen, medan Venus har ett litet och negativt värde för samma mängd? Varför blev inte Venus en planet med hög fart och blev en dubbelplanet? Dessa frågor kunde ha ställts för många år sedan. För närvarande verkar hypotesen om separationen av månen från jorden osannolik.

Infångningshypotesen har varit särskilt populär sedan Gerstenkorn undersökte detta problem. Det diskuterades av MacDonald, Alfven och andra.

Denna hypotes har den uppenbara fördelen att den betonar månens slumpmässiga natur, och i det här fallet finns det inget behov av att förklara bristen på satelliter från andra jordlevande planeter. Det är dock nödvändigt att anta att det fanns många månar på en gång i solsystemets tidiga utveckling om vi ska undvika många osannolika antaganden. Sannolikheten att månen fångas i någon omloppsbana runt jorden är mindre än sannolikheten att fångas när den kolliderar med jorden. Dessa frågor diskuterades i detalj i Ureys och MacDonalds arbete. Gerstenkorn kom fram till att fångsten skedde i en omloppsbana med en rörelse bakåt, som sedan vände, passerade över jordens bälten, och rörelsen blev direkt. Det antogs att den minsta omloppsbanan var nära Roche-gränsen på ett avstånd av 2,9 jordradier för en kropp med måndens densitet. Under infångningsprocessen måste en stor mängd energi ha försvunnit i form av värme, nämligen i storleksordningen 10 11 erg per gram månmaterial. En del av denna energi borde ha försvunnit i Månen, förmodligen i ytskikten och kunde ha orsakat bildandet av dess smälta ytskikt, som diskuterats ovan. En sådan smältningsprocess skulle vara mer intensiv i månens halvklot som är vänd mot jorden, och kan leda till uppkomsten av större områden av hav på ytan av denna halvklot. Om sådan uppvärmning uppslukade hela månens kropp skulle existensen av mascons bli mycket tveksam. Urey och MacDonald tenderar att tro att kollisioner med andra kroppar som kretsar runt jorden bidrog till fångsten och att de initiala omloppsbanorna kunde ha varit mycket större, och därmed eliminerat uppvärmningssvårigheter. Dessutom, under detta antagande, faller rörelsemängdstätheten för jordens initiala ackumulering på den empiriska kurvan av MacDonald, som visade att logaritmen för rörelsemängdstätheten hos planeter, grafiskt representerad som en funktion av massans logaritm, har formen av en rak linje med en lutning på cirka 0,82.

Denna hypotetiska modell för månens ursprung postulerar att månen ackumulerats någon annanstans. Om vi accepterar infångningshypotesen förblir problemen med ackumuleringssättet och den övergripande kemiska sammansättningen öppna. Hittills har endast en modell av gassfären föreslagits, men andra modeller är möjliga, även om deras rimliga beräkning är svår. I det här fallet tror man att tvådimensionella gravitationsinstabiliteter har uppstått i nebulosans platta skiva enligt formeln som föreslagits av Jeans och förfinad av Chandrasekhar. När de tillämpas på detta problem bör formlerna betraktas som ungefärliga på grund av det faktum att närvaron av fasta partiklar leder till en ökning av instabiliteten.

De temperaturer som krävs för att bilda månstora kroppar i nebulosan är mycket låga, och molnets massa måste vara en betydande del av solens massa. Som Alfvén antyder i sin magnetfältsstödda hypotes måste massa av denna storleksordning ha gått förlorad från protosolen för att minska dess rörelsemängd, och Herbig tror att T Tauri-stjärnor måste ha dammmoln med ungefär solmassa.

Ansamlingen av månmassor i centrum av sådana gasformationer som ett resultat av gravitationens inverkan med ackumuleringsenergi som absorberas av en stor gasmassa skulle kunna ske vid låga temperaturer om radierna var stora. Om gasmassan därefter komprimerades kunde ytskikten av det centrala månobjektet värmas upp till höga temperaturer, det reducerade flytande järnet skulle utföra siderofila element och flytande järnsulfid - kalkofila element. Med den långsamma sönderdelningen av gassfärer skulle det ske en långsam avkylning av den centrala massan, och med fullständigt försvinnande av gaser skulle det ske en snabbare avkylning till låga temperaturer. Den kemiska sammansättningen är fortfarande ett svårt problem. I fallet med låg relativ järnhalt i solen, som man trodde i många år, består månen av primär icke-flyktig solmateria, men med en revidering av de relativa koncentrationerna av element i solmateria, densiteten av primär icke-flyktig solmateria. flyktigt solmaterial blir nära 4 g/cm 3 och motsvarar inte månens densitet. Om fångsthypotesen ska tas på allvar måste detta problem lösas. Kolhaltiga kondriter är en mycket vanlig typ av meteorit baserad på kollisionsobservationer, och bland dem har typ III (Vigarano-gruppen) lämplig densitet och låga kaliumhalt, så att en fast måne kan skapas om centralkroppen hade denna eller liknande kemikalie sammansättning. Dessa meteoriter innehåller vatten och stora mängder kol. Den låga vatten- och kolhalten i ytprover motsäger skarpt detta antagande, men utesluter det inte. Marcus V. S. Safronov och Hartman övervägde andra sätt att ackumulera stora kroppar från mindre fasta ämnen i frånvaro av gas, vilket verkligen är nödvändigt om de mer flyktiga elementen avlägsnas från månens inre. I det här fallet borde händelseförloppet ha lett till förlusten av flyktiga ämnen vid en temperatur av storleksordningen 1500°K och de borde ha försvunnit från det område där månen och jorden ackumulerades innan ackumuleringen började. Om flyktiga ämnen finns i månens inre, indikerar detta att månen har bildats i gassfären, och jorden måste ha bildats av skräp från sådana föremål. Cameron föreslog nyligen att månen kondenserade från en gasformig solnebulosa inom Merkurius omloppsbana, där de minst flyktiga beståndsdelarna, nämligen CaO och Al 2 0 3, kondenserade. De bildade månen, som kastades av Merkurius i en bana som korsade Venus och jordens banor och sedan fångades in av jorden. Således bildades månen i området kring solnebulosan, där järn till stor del förblev i gasform. Detta förklarar månens låga densitet och, möjligen, dess kemiska sammansättning. Båda dessa mekaniska händelser verkar otroliga, även om de inte helt kan förkastas. Om månen hade fångats skulle den ha bildats oberoende av jorden som en separat urplanet, och i så fall skulle den troligen ha varit äldre än jorden. För närvarande kända åldersindikatorer indikerar att månen som en oberoende kropp existerade runt eran av meteoritbildning. Möjligheten att fastställa jordens ålder med samma metod har gått förlorad.

Som nämnts ovan liknar Jupiter och dess månar ett "litet" solsystem, och man får intrycket av att dessa satelliter bildades i planetens omedelbara närhet. Det faktum att det finns sju satelliter i solsystemet lika stora som jordens måne, och att medelmassan för andra satelliter och asteroider är ungefär en fjärdedel av jordens mån, indikerar att månstora objekt gynnas i solen Axiella lutningar Planeternas rotationer ger anledning att tro att det fanns stora föremål i närheten som kolliderade med de bildade planeterna i de sista stadierna av deras ackumulering. Det är möjligt att vår måne inte är en så unik kropp som man ofta tror!

Ladda ner abstrakt: Du har inte tillgång till att ladda ner filer från vår server.

Månens gravitationsfält introducerar stort obehag, vilket troligen var orsaken till evolutionen. Det är mycket möjligt att det var månens historia som spelade en avgörande roll i alla evolutionära processer på jorden. Vi kom också fram till att det var ekvatorialbältszonen som var och är i ett tillstånd av maximalt obehag. Det betyder att det är här den biologiska evolutionen borde ha börjat.

31.3. Månens gravitationsfält

Låt oss överväga interaktionen som orsakas av påverkan av månens gravitationsfält på objekt på jorden, inklusive människor. I det här fallet finns det ingen direkt kontakt mellan månen och de kroppar som upplever dess gravitationsinflytande. Låt oss börja med månens gravitationseffekt på havsvatten. Denna effekt bestäms av arten av tidvattenkrafter, det vill säga bestäms av gravitationskraften hos vattenmolekyler som ligger på olika avstånd från månen. Naturligtvis är tidvattenkrafter mer betydande där skillnaden i dessa avstånd är betydande, det vill säga tidvattenkrafter manifesterar sig mest signifikant i hav som har större djup. Dessutom fungerar tidvattenkrafter bättre i närvaro av stora vattenvolymer. Detta kan förklaras av det faktum att både kraften och energin av gravitationsinteraktion är proportionell mot massan av de interagerande föremålen. Å ena sidan deltar månen i denna interaktion, å andra sidan deltar massan av vatten i reservoaren i den. Om reservoarens volym är liten, är kraften liten, och därför är det inte så lätt för den att manifestera sig. Om vattenmassan är stor blir både kraften och energin av gravitationsinteraktion märkbar och till och med observerbar.

Vi kan överväga detta problem med hjälp av en visuell modell. Låt oss föreställa oss att jorden är svävande ovanför månen, som har ett gravitationsfält. Vattnet på jordklotet kan inte lämna jorden utan rinner in i den nedre delen av den upphängda jordklotet. Det mesta av vattnet rinner till en punkt som ligger på en rak linje som förbinder månens och jordens tyngdpunkter. Det är här som Månens gravitationseffekt på vatten på jordens yta är av största vikt, och det är här som den maximala höjningen av vattennivåerna i havet bör observeras. Dessutom roterar jordklotet runt sin axel så att platsen där vattnet strömmar hela tiden förändras. Och då blir det tydligt varför tidvatten är mer märkbart för stora vattenvolymer. Vi tror att det är så betydande ökningar av havsvattennivåerna inträffar under högvatten orsakade av månens gravitationsinflytande.

Det är inte stela system som utsätts för tidvattenkrafter, utan snarare de som lättare deformeras. En spårvagn är till exempel ett ganska stelt föremål som i grova drag lätt tål moment av inbromsning och acceleration, så en spårvagn är ett system som har en stel struktur som är svagt mottaglig för deformation. Detta gjorde att vi kunde dra slutsatsen att vakuumdeformation beror på systemets styvhet, och systemets styvhet beror på hur detta system upprätthåller vakuumet i ett tillstånd av skiktning. Och det visar sig att ett stel system inte tillåter onödiga förändringar i dess struktur, i dess struktur. Ett sådant system i ett gravitationsfält är nästan inte föremål för deformationsförändringar. Och det finns system som lätt deformeras. Och dessa system kan kallas deformerbara system. Och dessa system påverkas lätt av gravitationsfält. Jordens vattentäcke visade sig vara det mest deformerbara. Hos människor är den mest stela strukturen skelettet, och den mest deformerbara är sannolikt hjärnan och nervcellerna. Celler består till stor del av vatten, och de mest rörliga, mest föränderliga cellerna i kroppen är nervceller, och följaktligen hjärnceller. Här finns den fysiska grunden för parapsykologins fenomen, och möjligen fenomenet synska. Och vi kan anta att poängen med största sannolikhet ligger just i systemets rörlighet och deformerbarhet, det vill säga vi tror att graden av deformerbarhet av systemet kan bero på de individuella egenskaperna hos en viss persons kropp. Om en person har sådana förmågor kan han bli en synsk.

Tillståndet för mänsklig komfort påverkas av jorden, månen och solen. Jordens gravitationsfält orsakar ett konstant tillstånd av obehag, som en person vänjer sig vid långt före sin födelse. Men just månen för med sig ständigt föränderligt obehag i detta tillstånd. Tillståndet av obehag beror på de relativa positionerna för jorden, solen och månen. Genom att känna till deras relativa positioner kan det antas att månen och solen medför ett tillstånd av obehag i större utsträckning i området för ekvatorbältet, eller bältet nära ekvatorn. Men detta är geografiskt sett ett ganska brett bälte, och vi tror att detta är den mest gynnsamma platsen för katastrofer. Och katastrofer inträffar oftast i ekvatorialzonen, det vill säga i zonen som ligger på jord-solaxeln.

Månen och dess gravitationsegenskaper har ett mer betydande inflytande på vår jord än solen, och ännu mer än de avlägsna zodiakkonstellationerna. Orsaken till tidvatten i haven och öppet hav är månens gravitationsfält. Solen orsakar också tidvatten, men denna påverkan från solen är obetydlig på grund av solens stora avstånd från jorden. Således borde Månens gravitationsfält ha det starkaste inflytandet på människans tillstånd. Och eftersom planet för månens omloppsbana lutar mot ekliptikans plan i en vinkel på endast omkring , så förblir vårt resonemang om ekvatorialbältets instabilitet och obehag giltiga. Endast orsaken till denna instabilitet visar sig vara månen och inte solen. Således kom vi till slutsatsen att månens gravitationsfält introducerar stort obehag, vilket troligen var orsaken till evolutionen. Det är mycket möjligt att det var månens historia som spelade en avgörande roll i alla evolutionära processer på jorden. Vi kom också fram till att det var ekvatorialbältszonen som var och är i ett tillstånd av maximalt obehag. Det betyder att det är här den biologiska evolutionen borde ha börjat.

På den här sidan nedan finns ett avsnitt av boken av Rabchevskaya O.V. " En värld född ur tomhet ».

I boken « En värld född ur tomhet » författaren gjorde det första försöket att förstå hur universum fungerar.

Boken innehåller felaktigheter som författaren försökte eliminera i den andra boken: "", som finns på webbplatsen. Alla avsnitt i boken "Universum som ett vakuumtillstånd" tillgänglig via länkar i slutet av varje sida på webbplatsen.

bok « En värld född ur tomhet »

Sajten innehåller utvalda delar av boken "The World Born from Emptiness"

Den här kartan visar månens gravitationsfält mätt av NASA:s GRAIL-uppdrag. Kredit: NASA/ARC/MIT.

De första vetenskapliga resultaten från månens dubbla GRAIL-banor ger otroliga detaljer om månens inre och den högsta upplösta kartan över gravitationsfältet för någon astronomisk kropp, inklusive jorden.

Data från Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) avslöjar gamla inre strukturer som tidigare var okända, ger detaljer som är fem storleksordningar bättre än tidigare studier och levererar oöverträffad information om månens yta och gravitationsfält.

Instrument på rymdfarkosten GRAIL kan sondera inuti planeten. De otroliga videorna avslöjar en mängd detaljer som teamet sa att de precis har börjat utforska.

Att subtrahera gravitation från ytegenskaper ger vad som kallas en Bouguer gravitationskarta. Det som återstår är en typ av massanomali inom månen på grund av antingen förändringar i jordskorpans tjocklek eller manteldensitet. I videon ovan indikerar de framträdande cirkulära områdena (i rött) välkända masskoncentrationer eller "mascons", men många liknande nyupptäckta funktioner på månens bortre sida är också synliga.

"98% av den lokala gravitationen beror på topografi, medan 2% beror på andra gravitationsegenskaper," sa Zuber. "Du kanske ser månmaskonernas tjuröga, men annars kommer du att se en slät inre yta. Detta kan bara hända om tidiga måneffekter har eroderat den inre ytan."

Dessa kartor över månen visar Bouguer gravitationella anomalier uppmätt av NASA:s GRAIL-uppdrag. Kredit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Bouguer gravitationskartan visade också bevis på forntida vulkanisk aktivitet under månens yta och konstiga linjära gravitationsavvikelser.

"Gradienterna på Bouguer gravitationskartan visar egenskaper som vi inte förväntade oss", säger Jeff Andrews-Hanna, medutredare på GRAIL. "Vi har identifierat en stor population av linjära gravitationsanomalier. Vi ser inte något uttryck för dem på topografiska kartor, så vi drar slutsatsen att dessa är gamla inre strukturer."

En linjär gravitationsanomali som korsar Crisium-bassängen på månens vänstra sida avslöjades av NASA:s GRAIL-uppdrag. GRAIL gravitationsgradientdata visas till vänster, med platsen för den angivna anomalien. Rött och blått motsvarar starkare gravitationsgradienter. Topografidata över samma region från Lunar Reconnaissance Orbiters Lunar Orbiter Laser Höjdmätare visas till höger; dessa data visar inga tecken på gravitationsanomali. Kredit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Till exempel, detta fotografi av Crisium Basin, som utgör ett av ögonen på "mannen på månen", gravitationskartor visar ett linjärt drag över bassängen, medan topografiska kartor inte visar några sådana korrelerande egenskaper. "Detta berättar för oss en gravitationell anomali som bildades före nedslagen," sa Andrews-Hanna.

Dessa kartor över månens när- och bortre sida visar gravitationsgradienter uppmätt av NASA:s GRAIL-uppdrag, vilket framhäver en population av linjära gravitationsanomalier. Kredit: NASA/JPL-Caltech/CSM.

Ytterligare bevis visar att månens inre skorpa är nästan helt pulveriserad.

Andra bevis visar att månens skorpa är tunnare än man tidigare trott.

"Med hjälp av GRAIL gravitationsdata fann vi en genomsnittlig jordskorpa tjocklek på 32-34 km, vilket är 10 km mindre än tidigare studier", säger Mark Wieczorek, medutredare på GRAIL. "Vi fann att det mesta av aluminiumet på månen är nästan detsamma som på jorden. Detta relaterar till den senaste hypotesen att månen kom från material från jorden när den bildades under en gigantisk nedslag."

NASA:s GRAIL-uppdrag tog video när den flög över poolen Mare Orientale på månen. Videon erhölls med hjälp av MoonKAM ombord på rymdfarkosten GRAIL's Ebb 7-8 april 2012. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Sally Ride Science.

Under huvuduppdraget befann sig de två rymdfarkosterna GRAIL i omloppsbana 55 km ovanför månens yta. Detta nära avstånd berodde på att GRAIL producerar de bästa gravitationsfältsdata för alla planeter, inklusive jorden.

"GRACE samlar fortfarande in data, men eftersom GRACE måste vara i en omloppsbana på en höjd av 500 km", sa Zuber. "Ingenting slår låg omloppsbana."

Zuber sa att GRAIL-teamet lärde sig av GRACE och kunde göra "några rimliga förbättringar." De föreslog också att denna teknik skulle användas för varje planetkropp i solsystemet och kastade ut en lockande idé: "Visualisera, kartlägg strömmarna under."

GRAIL avslutar sitt primära vetenskapsuppdrag i maj 2013 och opererar för närvarande på ett utökat uppdrag där rymdfarkostens höjd har sänkts till 23 km över ytan. "Vi öppnar ett fönster i termer av geofysik, så du kommer snart att höra resultat från den nya datamängden", säger Sami Asmar, medlem i GRAIL-teamet.

På Astronomical Geophysical Union-konferensen sa Zuber att den 6 december 2012 kommer teamet att sänka rymdfarkosten till 11 km över månens yta.

Konstnärens koncept för GRAIL-uppdraget, med två rymdfarkoster i tandem som kretsar runt månen för att mäta gravitationsfältet i oöverträffad detalj. Kredit: NASA/JPL.

Det utökade uppdraget avslutas snart, i mitten av december, och kort därefter kommer de två rymdfarkosterna att medvetet förstöras på månens yta. Teamet sa att de fortfarande formulerar idéer för strejkscenariot och tittar på möjligheten att rikta in strejkerna eftersom de är inom synfältet för instrumenten på .

Lunar mascons. En detaljerad studie av månens gravitationsfält blev möjlig efter uppskjutningen av rymdsatelliter i omloppsbana om månens konstgjorda satelliter. Observationer av satellitbanorna utfördes med hjälp av tre markstationer.

Genom att ändra frekvensen för satellitsändaren bestämdes de så kallade "radialaccelerationerna" - projektioner av tyngdaccelerationen i jordens satellitriktning (för den centrala delen av den synliga sidan av månen motsvarade dessa accelerationer vertikal komponent).

De första konstruktionerna av bilden av månens gravitationsfält utfördes av sovjetiska forskare baserat på resultaten från flygningen av rymdfarkosten Luna-10; data förfinades senare genom observationer av banorna för artificiella satelliter i Lunar Orbitar serie, såväl som på de sektioner av Apollos rymdfarkoster där deras banor runt månen endast bestämdes av dess gravitationsfält.

Månens gravitationsfält visade sig vara mer komplext och heterogent än jordens, ytan med lika gravitationspotential är mer ojämn och källorna till anomalier är belägna närmare månens yta. Ett väsentligt inslag i månens gravitationsfält var stora positiva anomalier begränsade till cirkulära hav, som kallades mascons (från engelska - "masskoncentration"). När man närmar sig masconen ökar satellitens hastighet; Efter flygningen saktar satelliten ner något, och omloppshöjden ändras med 60 - 100 m.

Först upptäcktes mascons i havet på den synliga sidan: Regn, Klarhet, Kriser, Nektar, Fuktighet; deras storlekar nådde 50–200 km (de passade inom havens konturer), och storleken på anomalierna var 100–200 mgal. Mare Mons anomali motsvarade en överskottsmassa i storleksordningen (1,5–4,5) x 10 -5 hela månens massa.

Därefter upptäcktes mer massiva mascons vid gränsen till de synliga och bortre sidorna i Öst- och Marginalhavet, såväl som en enorm mascon i ekvatorzonen i mitten av månens bortre sida. Det finns inget hav på denna plats, så masken kallade den "Dold". Dess diameter är mer än 1000 km, dess massa är 5 gånger större än överskottsmassan av regnhavet. Den dolda masconen kan avleda en satellit som flyger på en höjd av 100 km gånger 1 km. Total överskottsmassa som motsvarar positiva gravitationsavvikelser. överstiger 10 -4 månmassor. Ett antal negativa anomalier visade sig vara associerade med månbergen: Jura, Kaukasus, Oxen, Altai.

Tyngdkraftsanomalier återspeglar särdragen i fördelningen av materiamassor i månens inre. Om vi till exempel antar att mascons skapas av punktmassor, bör deras djup vara cirka 200 km i Regnhavet, i Klarhetens hav - 280 km, i Krishavet - 160 km, i Stillhetens hav - 180 km, i havet av överflöd - 100 km, i Poznanhavet - 80 km, Stormarnas hav - 60 km. Gravitationsmätningar avslöjade således en heterogen densitetsfördelning i den övre manteln.

Elektrisk konduktivitet. Ingen av månexpeditionerna gjorde direkta mätningar av månens elektriska fält. Det beräknades från variationer i magnetfältet registrerat av magnetometrar vid stationerna Apollo 12, -15, -16 och Lunokhod 2.

Månen, berövad på en magnetosfär, befinner sig under sin rotation runt jorden periodvis i den ostörda jordens magnetosfär på en fullmåne, i solvinden på en nymåne och två gånger under 2 dagar i en övergångsperiod. stötlager.

Fluktuationer i det externa interplanetära magnetfältet tränger in i månen och inducerar ett virvelströmsfält i den. Stigtiden för det inducerade fältet beror på fördelningen av elektrisk ledningsförmåga i månens inre. Samtidiga mätningar av det yttre växelfältet ovanför månen och sekundärfältet på ytan gör det möjligt att beräkna månens elektriska ledningsförmåga.

Månen är designad "bekvämt" för magnetiskt-telluriskt ljud. Det interplanetära magnetfältet som sträcker sig från solen är enhetligt, dess front kan betraktas som platt, och därför kräver det för forskning inte ett nätverk av laboratorier, som på jorden. På grund av att månen har ett högre elektriskt motstånd än jorden räcker det med två timmesobservationer för att mäta den, medan det på jorden görs årliga observationer.

Solvinden, som har hög ledningsförmåga, flyter runt månen, som om den lindar månen i folie, utan att släppa fälten som induceras i djupet till ytan. På månens solsida kan därför endast den horisontella komponenten av det alternerande magnetfältet användas, medan på nattsidan, där den vertikala komponenten också fungerar, är situationen mer lik den på jorden.

Apollo-magnetometrarna registrerade Månens reaktion i solvinden på natt- och dagsidorna, samt i den geomagnetiska plymen, där plasmaeffekterna av solvinden minimeras.

I Lemonier-kratern på månens solsida registrerade Lunokhod 2 bildandet av fluktuationer i solens magnetfält över tid. I det här fallet återspeglar den horisontella komponenten av magnetfältet Månens djupa elektriska ledningsförmåga, och värdet av den vertikala komponenten över en lång tidsperiod kännetecknade styrkan hos Månens yttre fält. Det experimentella skenbara resistivitetsdiagrammet tolkades genom jämförelse med de teoretiska kurvorna.

Sovjetiska (L.L. Vanyan m.fl.) och utländska (K. Sonet, P. Dayel m.fl.) forskare har konstruerat olika modeller av månens elektriska ledningsförmåga. De skiljer sig åt i vissa detaljer och ger generellt liknande fördelningar av månens elektriska egenskaper. med djup: i de övre 200 km bort finns ett dåligt ledande skikt med en resistivitet på mer än 106 ohm m; djupare ligger ett lager med lågt motstånd (103 ohm m) med en tjocklek på 150–200 km; upp till 600 km ökar motståndet med en storleksordning och minskar sedan igen till 103 ohm m på ett djup av 800 km (Fig. 9).

Ris. 9. Jordens djupa struktur (tjocka linjer) och månen (tunna) enligt geofysiska data:

1 - longitudinella våghastigheter; 2 - skjuvvågshastigheter; 3 - elektrisk ledningsförmåga. Vertikal skala - djup i förhållande till motsvarande radier för jorden och månen

Elektriska mätningar av månen som har utförts hittills avslöjar följande huvuddrag:

Månen har i allmänhet ett högre motstånd än jorden. Ovanpå den finns ett kraftfullt isolerande lager; elektrisk ledningsförmåga ökar med djupet. Radiell skiktning av månen har upptäckts och inhomogenitet i horisontell riktning i elektriskt motstånd noteras.

Baserat på profilerna för elektrisk ledningsförmåga och ledningsförmågans beroende av temperatur, uppskattades temperaturen inuti månen för olika mantelsammansättningar. I samtliga fall, ner till ett djup av 600–700 km, ligger temperaturen under basalternas smältpunkt och på större djup når eller överstiger den den.

Att jämföra djupa temperaturer med smälttemperaturerna för stenar vid olika tryck gjorde det möjligt för forskare att uppskatta en så viktig fysisk parameter som viskositetskoefficienten. Det kännetecknar stenars förmåga att röra sig under stress.

Månens övre 200 - 300 km skal har en mycket hög viskositetskoefficient på 10 26 - 10 27 poise. Detta är 2–3 storleksordningar högre än på motsvarande djup på jorden, även om vi tar de hårdaste områdena av forntida kristallina sköldar. Från ytan till månens centrum minskar viskositeten; djupare än 500 km minskar den med 100 - 1000 gånger, d.v.s. den blir jämförbar med viskositeten hos jordens mantel. I månens astenosfär minskar viskositeten kraftigt till värden som är karakteristiska för jordens astenosfär (10 20 - 10 21 poise).

Värmeflöde. Före rymdfarkoster trodde man att innehållet av radioaktiva element 235 U, 238 U, 232 Th, 40 K i månens inre var i genomsnitt detsamma som i kondritiska meteoriter eller i jordens mantel. Värmeflödet som kommer från månens djup genom dess yta uppskattades i analogi med jordens motsvarande flöde, där varje sekund var 1 cm 2 av ytan "dunstar" ut i rymden 1,5 - 10 -6 kal värme. Månens radie är 3,6 gånger mindre än jordens, dess yta är 7,5 % och dess volym är 2 % av jordens. Förutsatt att koncentrationen av radioaktiva isotoper per volymenhet var densamma, förutspåddes värmeflödesvärdet för månen vara 0,36 × 10 -6 cal/cm 2 s.

1964 mätte sovjetiska astronomer under ledning av V.S. Troitsky månens termiska strålning i våglängdsområdet från 1 mm till 3 cm och fick ett oväntat högt medelvärmeflöde (0,85 - 0,95) 10 -6 kcal/cm2s, nästan tre gånger högre än beräknat. Detta kan tyda på ett högre innehåll av radioaktiva isotoper eller att värmekällor är koncentrerade nära ytan.

Det oväntade resultatet bekräftades av direkta mätningar av värmeflödet på månen. Direkta mätningar av värmeflödet på månens yta utfördes under två astronautexpeditioner till månen: i juli 1971 i Hadley Rill-regionen på den östra kanten av Mare Mons (Apollo 15) och i december 1972 i Taurus-Littrov-regionen i den smala viken i sydost om Klarhetshavet ("Apollo 17"). Astronauterna borrade hål, satte in glasfiberrör och placerade termiska sonder i dem för att mäta temperatur och värmeledningsförmåga. Varje sond gav mätningar på 11 djup och bestod av 8 platinaresistanstermometrar och 4 termoelement. Två sonder installerades på 1 och 1,4 m djup vid Apollo 15-stationen och en på 2,3 m vid Apollo 17. Avläsningar överfördes till jorden var 7:e minut. Data för 3,5 år för den första och 2 år för den andra stationerna bearbetades. Signalerna började analyseras bara en månad efter lanseringen av instrumenten, när deras termiska jämvikt med regoliten etablerades. Trots de enorma termiska kontrasterna på ytan (+130 °C på dagen, -170 °C på natten) dog temperaturfluktuationer praktiskt taget ut på 0,8 m djup, medan årliga temperaturfluktuationer kändes på alla studerade djup. För att mäta månens värmeledningsförmåga slogs elektriska värmare på i 36 timmar på kommando från jorden. När temperaturen ökade bestämdes värmeledningsförmågan. Regolitens värmeledningsförmåga visade sig vara mycket låg och starkt temperaturberoende. Vid ytan var den bara 0,3 10 -5 kcal (cm K) -1, djupare när packningen ökade och nådde värden på ~0,24 10 -4 kcal (cm) på ett djup av 1-2 m K) -1 , i det 250 meter höga övre lagret förblir värmeledningsförmågan tydligen mycket låg, 2–3 storleksordningar mindre än i månens inre, 10 gånger mindre än i den utmärkta värmeisolatorn - luft och 40 gånger mindre än i vatten . Således representerar månens regolit, som bildas som ett resultat av slipning av klastiska stenar genom meteoritnedslag, ett slags "filt" som spelar rollen som en termostat för månen och minskar förlusten av dess värme. Till exempel, under bildandet av Monshavet, täcktes stora omgivande områden med klastiska stenar. På grund av detta bör temperaturen på 25 km djup under de senaste 100 miljoner åren ha stigit från 300 till 480 °C. Baserat på värmeledningsförmågan och temperaturskillnaden beräknades värmeflödet som passerade genom månens yta. Dess värden för Apennine-regionen är 0,53 10 -6 kcal (cm 2 s) -1, i Descartes-regionen - 0,38 10 -6 kcal (cm 2 s) -1. Skillnaden är 40 % större än mätfel, effekten av lokal lättnad, och kännetecknar den horisontella variabiliteten av innehållet av radioaktiva isotoper i månskorpan.

Jordens massa är 6-10 2 4 kg, dess genomsnittliga densitet är 5,52 g/cm 3 . Jordens massa bestämmer en viss spänning i gravitationsfältet, vilket påverkar jordens liv som planet och dess geografiska hölje. Jordens gravitationsfält är den främsta orsaken som bestämmer dess form, struktur, närvaro och tjocklek av jordens atmosfär, höjden på berg och djupet av fördjupningar, hastigheten på vattnets rörelse, luften, rörelsen av lösa stenar, naturen av förekomsten av mineraler, utvecklingen av organiskt liv etc. påverkar också storleken på de första och andra kosmiska hastigheterna, på formen av banorna på konstgjorda jordar, på tidvattnets storlek. För jordens liv är samspelet mellan jordens gravitationsfält och gravitationsfälten på månen, planeterna och galaxen som helhet av stor betydelse. Sådana interaktioner är inte begränsade bara till jordens rörelser i det globala rymden, utan har djupare, ännu inte helt tydliga, inflytanden på geologisk historia och geografiska processer.

Tyngdkraftsfältets styrka mäts av gravitationsaccelerationen, som är den resulterande kraften mellan jordens tyngdkraft och centrifugalkraften av jordens rotation runt sin axel. Den genomsnittliga accelerationen på grund av gravitationen vid havsnivån är 981 cm/sek 2 . På grund av jordens rotation och dess sfäroidalitet minskar tyngdaccelerationen från a till y. Vid e är det lika med e 978 cm/sek 2 . Baserat på den universella gravitationens lag minskar tyngdkraften med höjden (med avstånd från tyngdpunkten). Med djupet ökar den först till 1037 cm/sek 2 vid kärnans gräns och minskar sedan till noll i jordens centrum.

På grund av att jordens övre skikt är sammansatta av stenar med olika densitet, avviker fördelningen av gravitationen över jordens yta från teoretiskt beräknade värden. Över områden som består av tätare stenar ökar dess värde, och över mindre täta stenar minskar det jämfört med värdet för en homogen struktur på jorden. Tyngdkraftsavvikelser från teoretiska värden - gravitationsanomalier - upptäcks under gravimetriska undersökningar. Kärnan i gravimetrisk undersökning är att värdet av tyngdaccelerationen bestäms vid utvalda punkter på jordens yta med hjälp av gravimeteranordningar som fungerar enligt principen om fjäderskalor.

Förutom särskilda gravitationsavvikelser som observerats i begränsade områden, finns det anomalier som återspeglar jordskorpans olika struktur och tjocklek. Dessa anomalier är förknippade med principen om jämvikt, eller isostasi. I fördelningen av massor av jordskorpan finns en jämvikt där ett överskott av massa vid ytan motsvarar en brist på massa på djupet och vice versa. Förflyttningen av massor från land till hav, från berg till lågland som ett resultat av stenförstörelseprocessen bör orsaka höjning av lättare delar av skorpan och avböjning av områden som fick extra belastning. Detta ledde troligen till omvänd rörelse av materia under skorpan. Eftersom ett sådant kompenserande subkortikalt flöde är försenat, har haven som regel positiva gravitationsanomalier, medan kontinenterna har negativa. Snabba höjningar och sänkningar av delar av jordskorpan, orsakade av så kallade tektoniska orsaker, stör isostasi och leder också till en anomali i gravitationen.

Jordens gravitationsfält är den primära orsaken till cirkulationen av materia i litosfären, atmosfären och hydrosfären.

Redaktörens val

I kalla krigets fack

Den första stridsubåten "Dolphin" fungerade som en prototyp för vidareutveckling av inhemska fartyg av denna klass fram till 1917....

Exoplanet - vad är det?

Vad är en exoplanet? Detta är en planet som ligger utanför solsystemet och kretsar runt en stjärna. Förutom detta...

Kategori alfabet Typer av alfabet i världen

Alina Leonova Forskningsprojekt "I alfabetens värld. Vilka alfabet finns det?" Ladda ner:Förhandsgranska:MOU "Sekundär...

Den första "uppståndna" arten kommer inte att vara en mammut, utan en utdöd fågel

I Ryssland är det planerat att öppna ett nytt laboratorium (kostar 5,9 miljoner dollar), vars uppgift är att återuppväcka den ulliga mammuten och...

Alfabet. Typer av alfabet. Världens mest komplexa alfabet Typer av alfabet i världen

Efter uppkomsten av alfabetet i Mellanöstern omkring 2000 f.Kr. Skrivsystem från olika språk och kulturer har kommit och gått...

Hur rymdfotografier tas Bild som tagits av en rymdfarkost

Ta några minuter för att njuta av 25 verkligt hisnande bilder av jorden och månen från rymden. Detta foto av jorden...

Moon – Magazine "All about Space" Månens gravitationsfält

0 Månen och dess förhållande till jorden och solen har studerats av mänskligheten från antiken till nutid mer och mer intensivt och...

NASA: en enorm asteroid flyger mot jorden

Allt är mer än allvarligt. För bara ett par dagar sedan dök det upp information i media om teorin om ännu en apokalyps. Denna gång forskare...

Sensation: gravitationsvågor från neutronstjärnor upptäcktes för första gången Tvillingarna i universum

Gravitationsvågor, teoretiskt förutspådde av Einstein redan 1917, väntar fortfarande på deras upptäckare. Alexey Levin...

Populär