Сколько лет луне и другие секреты нашего спутника

Бор, как простое вещество

Бор является инертным (при н. у.) неметаллом, образует ряд аллотропных модификаций, отличающихся строением кристаллической решетки — это самое твердное (после алмаза) природное вещество, обладающее малой электропроводностью. Свойства бора во многом зависят от его модификации и чистоты.

Химические свойства бора:

• при комнатной температуре бор вступает в реакцию только со фтором;
• при t=500-700°C реагирует с кислородом, серой, хлором: 4B + 3O₂ = 2B₂O₃;
• при t=1200°C реагинует с кремнием (силицид бора) и азотом (нитрид бора): 3B + Si = B₃Si;
• при t=2000°C реагинует с углеродом: 3C + 12B = B₁₂C₃;
• в сплавах с металлами бор образует бориды различного состава (в зависимости от условий сплавления и концентрации бора): Ni + 2B = NiB₂; 2Ni + B = Ni₂B;
• с парами воды бор вступает в реакцию при температуре красного каления: 6H₂O + 2B = 2H₃BO₃ + 3H₂.
• взаимодействует с горячими концентрированными азотной и серной кислотой, а также царской водкой: 3HNO₃ + B = 3NO₂ + H₃BO₃.
• с кислотами неокислителями бор не реагирует.

Что такое лунные кратеры и как они появились

Кратеры обычно появляются в результате падения крупного метеорита на поверхность. При ударе высвобождается огромное количество энергии и происходит выброс больших масс породы во все стороны, порой на очень большие расстояния. Чем массивнее упавшее тело, тем больше и глубже получается кратер. Кратеры, получившиеся в результате падения метеорита, называются ударными. Это основная причина образования кратеров на Луне.

На Земле тоже есть кратеры – их насчитывается около 190 штук. На Луне только крупных, имеющих поперечник более 20 км, насчитывается 5185 штук, а если посчитать и все мелкие, то их окажется несколько миллионов. Почему такая разница?

Лунные кратеры на одном из участков поверхности.

Дело в том, что Земля имеет довольно плотную атмосферу, в которой сгорают или разрушаются многие метеориты, не достигая поверхности. Мелкие обломки, всё-таки упавшие, оставляют слабые следы. Кроме того, на Земле большая часть поверхности покрыта водой, а всё, что попало в океан, то «как в воду кануло», и следов тоже не осталось.

Другая причина, почему на Земле мало кратеров – та же атмосфера, но другим боком. Это влияние погоды. Каким бы большим ни был кратер, со временем он разрушается под влиянием ветра, воды и температурных изменений. Склоны его выветриваются, осыпаются и выравниваются, а сам он может быть залит водой, лавой, или засыпан, к примеру, песком. Поэтому на Земле известно лишь 190 кратеров, да и те самые крупные, которые не успели исчезнуть. Самый большой земной кратер – Вредефорт, диаметром около 300 км, расположенный в ЮАР. В России в Якутии есть кратер Попигай, диаметром в 100 км, который занимает 4-е место по размеру в мире.

Самый большой кратер на Земле — Вредефорт в ЮАР, диаметр 300 км.

Но вернёмся к лунным кратерам. Их там очень много по той простой причине, что там нет атмосферы, способной их разрушить, нет воды, нет землетрясений и извержений вулканов. Поэтому мы можем совершенно четко видеть кратеры, которые образовались миллиарды лет назад, а за это время их накопилось очень много. На Земле лишь несколько самых больших кратеров имеют возраст более 2 миллиардов лет, у всех остальных он составляет всего лишь несколько десятков миллионов лет, а то и меньше. Небольшие, даже довольно свежие, быстро исчезают.

Поэтому, наблюдая лунные кратеры, мы видим всю историю бомбардировки Луны метеоритами на протяжении практически всей её истории, а это порядка 5 миллиардов лет. Там давно ничего не менялось, и лишь иногда появлялись новые кратеры. Ими так густо усеяна лунная поверхность, что мелкие кратеры можно видеть внутри более крупных, и на их склонах. Поговорка «снаряд два раза в одну воронку не падает» для Луны не действует. Там во многие воронки угодил не один метеоритный снаряд.

Тайны имени

Создатель космической биологии и первооткрыватель аэроионов Александр Чижевский назвал Кондратюка «поручиком Киже, человеком-невидимкой».

Один из пионеров космонавтики умалчивал, что служил в офицерском чине в русской армии в 1917-1918 годах и в белой армии в апреле 1918 года, дезертировал из неё в том же месяце, вновь служил в белой армии в октябре-ноябре 1919 года и опять дезертировал из неё. В 1922 году он пытался перейти советско-польскую границу и был арестован.

Но это ещё цветочки. Только через полвека после его кончины стало известно, что настоящее имя учёного – Александр Игнатьевич Шаргей. Чтобы скрыть участие в белом движении, он взял документы преподавателя литературы киевской школы Юрия Васильевича Кондратюка, умершего 1 марта 1921 года от туберкулёза. Первый родился в Полтаве 21 июня 1897 года, второй в Луцке тремя годами позже – 8 сентября 1900 года. С именем Кондратюка он прожил ровно два десятка лет, став автором гениальной книги «Завоевание межпланетных пространств».

Покрыта тайнами и кончина теоретика космонавтики. Известно, что 7 июля 1941 года он добровольно вступил в коммунистический батальон народного ополчения Киевского района Москвы и был назначен бойцом роты связи 62-го стрелкового полка. Долгие годы считалось, что он погиб 3 октября 1941 года в бою на территории Кировского района Калужской области. Сейчас же принято считать датой его смерти 23 февраля 1942 года, когда в день праздника Красной армии в бесплодных попытках прорвать немецкий фронт в Орловской области полегло много советских воинов.

Неопределенность со смертью исследователя космоса вызвала слухи, что он попал в немецкий плен и участвовал в ракетном проекте Вернера фон Брауна – если не под его именем, то в качестве помощника. Масла в огонь подлила и американская печать, сообщившая, что «советское правительство игнорировало его, и в 1952 году Кондратюк умер в безвестности».

Заместитель Кондратюка в проектном отделе проектно-экспериментальной конторы ветроэлектростанций (ПЭК ВЭС) Наркомата электростанций и электропромышленности Казеев вспоминал: «У Юрия Васильевича был большой складной портфель, в котором на скоросшивателе была подшита его книга «Завоевание межпланетных пространств», какие-то бумаги и важные документы». Эти рукописи до сих пор не найдены. Выходит, что не все тайны Кондратюка ещё раскрыты?!

Версия №4: планета-пленница, или «супружеская» гипотеза

Одна из самых любопытных гипотез, имеющих при этом наименьшее число доказательств, – гипотеза о том, что Луна изначально образовалась как независимая планета Солнечной системы. В результате отклонения небесного тела от орбиты (так называемых пертурбаций) планета, так сказать, «сбилась с курса» и вышла на эллиптическую орбиту, пересекающуюся с Землей.

При одном из сближений Луна попала в поле действия земной гравитации и превратилась в ее спутник.

Американских астрономов под руководством Томаса Джексона Си эта теория заинтересовала отнюдь не из академических соображений. Дело в том, что легенды древнего африканского народа догонов повествовали о временах, когда на ночном небе еще не было второго светила — Луны.

Несмотря на то, что теория не вписывалась в «Большую тройку» академических гипотез о происхождении спутника, ее всерьез обсуждала группа ученых под руководством Сергея Павловича Королева при проектировке спускаемой автоматической станции.  

Ученым предстояло «вслепую» решить, каким образом была сформирована Луна. От их выводов зависел успех прилуления станции. Ведь если Луна вращается вокруг Земли миллиарды лет, без плотной атмосферы на ее поверхности должен был скопиться многометровый слой опадающей из космоса пыли.

Если это действительно так, станция, предназначенная для посадки на Лунную твердь, просто бы утонула.

Предположение о том, что Луна была захвачена Землей сравнительно недавно, ученым явно нравилось больше. В этом случае ее поверхность должна была быть все еще твердой. Поэтому и аппарат для посадки решили рассчитывать именно на этот сценарий.

Правда, противоречий у этой теории больше, чем у других версий происхождения спутника. Например, почему у изотопов кислорода на Луне и Земле наблюдается такая идентичность?

Или почему Луна вращается в одном направлении с Землей, тогда как луны, захваченные Юпитером – Ио, Европа, Ганимед и Каллисто — вращаются в ретроградном, то есть противоположном от Юпитера направлении.

Как бы то ни было, даже относительно «складные» и «привлекательные» гипотезы не дают точного описания того, как именно на земном небосклоне возникло ночное светило. Впрочем, такие нестыковки наблюдаются при описании любого другого физического явления такого масштаба, отмечает Александр Родин.

Каждое новое открытие, даже проведенное в земных условиях, может в любой момент поставить под сомнение любую «устоявшуюся» в науке гипотезу. Даже о происхождении Земли — не то что ее спутника.

Реголит на Марсе

На Марсе есть, хотя и очень разреженная, но все же атмосфера (и криолитосфера), вследствие чего на этой планете могут идти одновременно процессы как образования обычных осадочных пород ледникового и ветрового происхождения, так и образования реголита.

Тем не менее, верхняя часть поверхностного слоя Марса явно представлена реголитом — раздробленной и измененной различными процессами первичной породой.

По изменениям тепловой энергии марсианского реголита оказалось возможным определить средний размер частиц, составляющих его основную массу. Он колеблется от 1 до 10 мм. В целом породы сильно раздроблены, их плотность равна 0,85—2 г/см3. Напомним, что плотность земных пород от 2,5 до 3,3 г/см*.

Марс издавна был известен своим красным цветом. Реголит Марса состоит из железистых соединений, возникших при разрушении базальта и метеоритного вещества. Это могут быть богатые железом глины или гидраты окислов железа — гётит и лимонит. Кроме железа в составе мелкозернистой части грунта имеются кремний, кальций, алюминий, магний, сера и титан.

В результате ветровой деятельности реголит Марса во многих месторождениях разрушается или засыпается пылью. Отдельные районы Марса, как, например, равнина Большого Сирта, имеющие особенно темный цвет, по-видимому, совершенно лишены реголита, так что на поверхности обнажаются черные коренные базальты. Более интенсивно, чем на Луне, идут процессы гравитационного перемещения материала.

Таким образом, по характеру развития поверхностных отложений планеты земной группы делятся на три типа:

• на которых происходит седиментация (отложение) осадочных пород (Земля)
• на которых происходит образование реголита (Меркурий, Луна)
• промежуточные, к которым относится Марс и, возможно, Венера.

Список источников литературы

Измерить ударный кратер сложнее, чем вы думаете

Чтобы объяснить, почему на одной стороне Луны кратеры больше, чем на другой, исследователи под руководством Катерины Милькович, планетолога из Парижского института физики небесных тел, специалиста по ударным кратерам, решили уточнить, что такое «большой» в отношении кратера.

Исторически сложилось так, что определить настоящий размер кратера куда сложнее, чем кажется. Кажется очевидным, например, что размер бассейна определяется его диаметром или глубиной. Но кратер может быть заполнен лавой или грязью. Его стенки могут крошиться, окружность ломаться. Не зря ученые часто называют ударные кратеры «переходными» полостями. Несколько ударных бассейнов могут содержать целый ряд «дисков». Что нужно измерить, чтобы определить истинный размер кратера?

Все эти проблемы связаны с измерением кратера на поверхности. Но лучшее указание на размер кратера может быть похоронено под землей.

Когда астероид вступает в контакт с телом вроде скалистой Луны, он выдалбливает огромное количество материала в коре и верхней мантии. Разумеется, если измерить толщину «лунной коры» в одном месте и в другом, можно сравнить и определить истинный размер бассейна — в случае тонкой прослойки и бассейн будет больше. Но вот загвоздка: для измерения толщины коры нужен инструмент, который может видеть под землей. И здесь появляется инструмент NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL), говоря проще — миссия «Грааль».

Лунные затмения

Лунное затмение — одно из немногих небесных явлений, доступных любительским средствам фотосъемки. Во время лунного затмения на край серебристого диска полной Луны в течение часа постепенно накатывает что-то круглое и красное, словно большой диск окрашенного стекла, пока все светило не скроется в этой красноте. Луна долго остается в таком виде, а затем красный круг начинает сползать с ее правого края.

Лунное затмение

Причина лунных затмений стала в какой-то степени понятна уже восточным мудрецам много тысяч лет назад. Но, как и все важные знания о небе, она была жреческой тайной. Греческие ученые осмыслили и рассекретили халдейские премудрости.

Аристотель четко сформулировал эту истину и сделал очень важный вывод: раз конус тени во всякое затмение имеет круглое сечение, значит, и Земля наша округла и может быть только шаром. Это было первое (но не единственное) доказательство шарообразности Земли.

Если бы плоскость орбиты Луны совпадала с плоскостью земной орбиты (плоскостью эклиптики), то затмения Луны повторялись бы каждое полнолуние, т. е. регулярно через 29,5 суток. Но месячный путь Луны наклонен к плоскости эклиптики на 5°, и Луна дважды в месяц лишь пересекает «круг затмений» в двух «рискованных» точках. Эти точки называются узлами лунной орбиты. Следовательно, для того чтобы произошло лунное затмение, необходимо совпадение двух независимых условий: должно быть полнолуние и Луна в это время должна пребывать в узле своей орбиты или где-то рядом.

В зависимости от того, насколько близко Луна окажется к узлу орбиты в час затмения, она может пройти через середину конуса тени, и затмение будет максимально продолжительным, а может пройти краем тени, и тогда мы увидим частное лунное затмение. Конус земной тени окружен полутенью. В эту область пространства попадает лишь часть солнечных лучей, не заслоненная Землей. Поэтому бывают полутеневые затмения. О них тоже сообщается в астрономических календарях, но эти затмения неразличимы для глаза, только фотоаппарат и фотометр способны отметить помрачение Луны во время полутеневой фазы или полутеневого затмения. Когда же полнолуние случается далеко от узлов лунной орбиты, Луна проходит выше или ниже тени и затмения не происходит.

Лунные затмения происходят в полнолуние, в такие моменты, когда Луна оказывается точно позади Земли и на нее падает гигантская тень нашей планеты, заслоняющей солнечный свет

Восточные жрецы, еще не очень четко все это понимая, веками вели упорный счет полным и частным затмениям. На первый взгляд в расписании затмений не обнаруживается никакого порядка. Бывают годы, когда случается три лунных затмения, а бывает, что и ни одного. К тому же лунное затмение видно только с той половины земного шара, где Луна в этот час находится над горизонтом, так что с любого места на Земле, например из Египта, можно наблюдать только чуть больше половины всех лунных затмений.

Но упорным наблюдателям небо открыло наконец великую тайну: за 6585,3 суток (так называемый сарос) по всей Земле в среднем происходят 28 лунных затмений. В следующие 18 лет 11 дней 8 ч (а это и составляет названное число суток) все затмения будут повторяться по тому же расписанию. Остается только ко дню каждого затмения прибавить 6585,3 дня. Так вавилонские астрономы научились предсказывать затмения через «повторение». По-гречески это «сарос». Сарос позволяет рассчитывать затмения на сотни лет вперед.

Когда движение Луны по орбите было изучено более точно, астрономы научились вычислять не только день затмения, как это делалось по саросу, но и точное время его начала.

Как добывают лунный грунт

Есть такой космический термин (и название абажура в Икее) — реголит. Так называют остаточный грунт, который является продуктом космического выветривания породы. То есть такое название применимо к любому грунту, который есть на других планетах, но в основном его используют именно для лунного.

Технически в заборе лунного грунта нет ничего сложного. Главное, добраться до поверхности нашего спутника. Когда модуль садится на нее, остальное является делом техники. Забор производится или с поверхности спутника, или из небольшой скважины, которая бурится на поверхности. Объем забора составляет, как правило, несколько килограмм. Больше и собрать проблематично, и увезти сложно. Но и этого обычно бывает достаточно для проведения опытов и экспериментов.

Какое прикладное значение может иметь решение вопроса получения неокисляемого железа?

Сколько сейчас различных металлов в человеческом обиходе? Наверное, можно подсчитать, но, думаю, и так ясно: много. А сколько люди теряют металла ежедневно, ежечасно из-за коррозии? Точное число назвать не берусь. Однако в одном из своих выступлений академик Я. Колотыркин привёл такой факт: в развитых странах коррозия «пожирает» ежегодно около десятой доли национального дохода. В масштабах нашей страны это многие миллиарды рублей.

Коррозия, словно раковая опухоль, возникая, неумолимо распространяется по всему телу металлических изделий, будь то корпус судна или кузов автомобиля, водопроводные трубы или стенки атомных реакторов. С коррозией борются. Разрабатывают различные покрытия, ищут способы замены металлов стойкими пластмассами и даже стеклом, используют так называемые ингибиторы коррозии. Но все эти меры либо слишком дороги, либо недостаточно эффективны. Металлы продолжают ржаветь. Так на Земле. А вот на Луне…

…И кто знает, может быть, не так уж далёк день, когда наряду с овеянной легендами индийской колонной из «чистого» железа появятся на Земле корабли с нержавеющими корпусами, не поддающиеся коррозии металлические трубы и атомные реакторы, и все это без всяких защитных покрытий.

Да, Луна может подарить богатства несметные. Ведь победа над коррозией сулит человечеству гораздо больше, чем если бы все лунные экспедиции установили, что на Селене есть золото».

Г. Береговой. «Космос землянам»

(Георгий Тимофеевич Береговой — лётчик-космонавт СССР, дважды Герой Советского Союза (единственный, кто удостоен первой звезды Героя за Великую Отечественную войну, а второй — за полёт в космос).

Заслуженный лётчик-испытатель СССР, генерал-лейтенант авиации, кандидат психологических наук, Лётчик-космонавт СССР № 12. Лауреат Государственной премии СССР (1981)).

Эксперименты повторялись.

   «Никто не представлял, что под действием потока протонов – «солнечного ветра» – там происходят такие процессы. Потом мы смоделировали их в лаборатории. Взяли металлическую чушку, отполировали её, протонной пушкой написали на ней слово «МИР» и вставили на 10 минут в пары «царской водки». Когда вынули её, увидели, что абсолютно все проржавело, кроме слова «МИР». Удивительная вещь! Вообще Луна таит в себе ещё много загадок. Сейчас мы написали книгу «Луна под микроскопом», которую надеемся выпустить к 75-летию нашего института. Теперь мы знаем, что в эволюции магматизма Земли и Луны различия колоссальные! Например, в числе лунных минералов нет ни одного минерала платиновой группы, а на Земле их шесть! Мы задумались, почему так? Может, просто их пропустили? И взяли грант под изучение рудных минералов Луны и скрупулёзно исследовали образцы ещё раз».

Академик О. А. Богатиков.

Академик Олег Алексеевич Богатиков — российский учёный-геолог, действительный член Российской академии наук (1991), лауреат Государственной премия Российской Федерации (1997), специалист в области магматической геологии, петрографии, петрологии и сравнительной планетологии, один из авторов открытия №219: «Свойство неокисляемости ультрадисперсных форм простых веществ, находящихся на поверхности космических тел».

*                                      *                                      *

   А на этом открытия не закончились. На сегодняшний день в лунном грунте обнаружены как новые для Луны, так и ранее неизвестные в природе ультрадисперсные (нано- и микроразмерные) минеральные фазы.

   Помимо ранее уже выявлявшихся минералов, в лунном реголите было обнаружено тридцать одна новая для Луны ультрадисперсная (нано- и микроразмерная) минеральная фаза, в числе которых самородные металлы и сплавы, такие как Zn, Ag, Au, Sb, Re, W, Pb, (Cu,Au,Ag)4Zn, Cu6Sn5; сульфиды — акантит, гринокит, вюрцит, сульфид меди и арсеносульфид меди; галогенид — флюорит, оксиды — пирохлоры, перовскит, эсколаит, перренат калия,  гидрооксиды Al и Fe; сульфаты — барит, целестин, сульфаты кальция и меди; карбонат – бастнезит, а так же высокоуглеродистое кислородосодержащее вещество в виде плёнки (C-O плёнка).

   Кроме того, впервые в лунном реголите выявлены двадцать две ранее неизвестные в природе минеральные фазы, в числе которых самородные металлы и сплавы Mo, Ce, Cu4Ni, Fe73Cr16Ni11, Fe3Sn, Ta2Mo; сульфид AuS; галогениды RhI3 и SbF3; оксиды Gd и Re, SrCe2Al6ZrO15, титанаты Ca и Mn, оксихлориды Ba и Sb.

Что представляет собой лунный реголит

Впервые был детально изучен реголит Луны, доставленный в земные лаборатории советскими и американскими космическими аппаратами. Он был отобран преимущественно из “морских” впадин Луны — моря Изобилия, и лишь два образца взяты из континентальной области.

Лунный реголит представляет собой пыле-песчаный порошок серого (в континентальной области), темно-коричневого и черного (в морских областях) цвета, имеющий специфический запах гари и легко формирующийся в отдельные рыхлые комки.

Несмотря на то, что настоящих морей на Луне нет, отдавая дань традиции мы по прежнему называем более темные участки поверхности Луны — морскими областями. Подробнее об этом

Реголит рыхлый, по крайней мере его верхний слой мощностью до 0,6 м. Об этом свидетельствуют результаты бурения
американскими астронавтами, их непосредственные наблюдения, а также характер следов, оставленных «луноходами» на поверхности Луны.

Реголит в основной массе состоит из частиц горных пород, минералов, стекол размером от 1 до 0,5 мм и меньше. Выделяются две разновидности частиц: угловатые и окатанные. Последние носят следы оплавления, спекания и похожи на стеклянные и металлические капли.

Из чего состоит лунный реголит

В составе реголита встречаются зерна следующих минералов: анортита, авгита, ильменита, плагиоклаза, пироксена, оливина, шпинели. Первые три минерала преобладают в составе реголита морских впадин, тогда как в реголите материковой области преобладают плагиоклазы, пироксены и оливин. Частицы металлического железа чаще встречаются в материковом реголите и значительно реже в морском.

Помимо основной тонкообломочной массы в состав реголита входят и крупные обломки размером от нескольких сантиметров до нескольких метров. Они имеют угловатую или округленную форму и неравномерно рассеяны по поверхности; большая их часть углублена в грунт. Обломки представляют собой раздробленные породы, выброшенные из более глубоких слоев в результате ударов метеоритов, а возможно, и вулканические бомбы. Их состав преимущественно базальтовый.

На основании изучения состава реголита, доставленного из различных районов Луны, было определено, что морские впадины сложены базальтовыми породами, а континентальные области — породами, представляющими собой анортозиты. И те, и другие в целом по химическому составу близки к аналогичным земным породам.

Мощность реголита, по-видимому, неодинакова в разных районах и на разных участках. Она зависит главным образом от глубины раздробленности пород метеоритными кратерами и глубины переработки процессами выветривания. По данным станции «Луна-16», мощность реголита в Море Изобилия равна 5,3 м, а в горах у Моря Кризисов, по данным «Луны-20», — 11 м. Однако, возможно, она может быть и больше.

Лунный реголит как он есть

Исследователи о цвете лунного грунта:

«При первом осмотре лунного грунта возникло сомнение в целесообразности цветных съёмок — грунт был нейтрального серого цвета. Но когда части породы в герметичных контейнерах через специальные выносные шлюзы были перенесены в исследовательский бокс, при рассматривании вещества через микроскоп мы увидели много разноцветных мелких зёрен. Одни имели цвет бирюзы, другие — янтарно-жёлтый, были и красноватые, зеленоватые оттенки. Весьма интересны обнаруженные в грунте в большом количестве мелкие, блестящие, как бы отполированные, шарики, — застывшие расплавленные стеклянные капли».

   Исследования советского лунного грунта продолжаются, происходят новые открытия, ставятся эксперименты в области металловедения, минералогии, разрабатываются механизмы формирования минералов на космических объектах, новые методы и способы обработки металлов, что может пригодиться в будущем при создании космических станций и поселений. И решающая роль в этих исследованиях принадлежит советским и российским учёным.

«Показательно, что на одной из научных конференций в Хьюстоне американские специалисты признали: открытие советских учёных — это наиболее значительное из всего, что дала Луна на сегодня человечеству».

Г. Береговой. «Космос землянам»

   А как же американцы с их 382 кг лунного грунта от миссий «Аполлон», часть которых отобрана геологом Харрисоном Шмиттом, участвовавшем в последней экспедиции «Аполлон-17»? Теоретически, пробы, отобранные специалистом-геологом, должны быть для науки гораздо интереснее, чем пробы, собранные вслепую советскими АМС «Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24». Да и количество доставленного грунта предлагает большее разнообразие горных пород.

Но об этом в следующем материале.

В предыдущем материале:

Есть ли жизнь без кондиционера?

Критики «земного шовинизма» (позиции, гласящей, что жизнь возможна только на «копиях Земли», планетах со строго земными условиями) тут же задали вопрос: а почему, собственно, все решили, что минералы не смогут прорываться через слой экзотического льда? Чем прочнее и непроницаемее крышка над чем-то раскаленным, тем больше под ней скапливается энергии, которая стремится вырваться наружу. Вот та же Венера — тектоники плит вроде нет, а углекислый газ прорвался из недр в таких количествах, что житья от него нет в прямом смысле этого слова. Следовательно, то же самое возможно и с выносом наверх минералов — твердые породы при вулканических извержениях вполне попадают наверх.

Но даже если так, остается другая проблема — «сломанный кондиционер» углеродного цикла. Может ли планета-океан быть обитаемой и без него?

В Солнечной системе немало тел, на которых углекислый газ вовсе не играет роль главного регулятора климата. Вот, скажем, Титан, крупный спутник Сатурна.

Титан. Фото: NASA / JPL-Caltech / Stéphane Le Mouélic, University of Nantes, Virginia Pasek, University of Arizona

Тело это ничтожно малой в сравнении с Землей массы. Однако оно образовалось далеко от Солнца, и излучение светила не «выпарило» из него легкие элементы, в том числе азот. От этого на Титане атмосфера почти из чистого азота, того же газа, что доминирует на нашей планете. Вот только плотность его азотной атмосферы вчетверо больше нашей — при гравитации в семь раз слабее.

При первом же взгляде на климат Титана возникает устойчивое ощущение, что он крайне стабилен, хотя «углеродного» кондиционера в прямом виде там и нет. Достаточно сказать, что между полюсом и экватором Титана разница температур — всего три градуса. Будь на Земле такая же ситуация, планета была бы куда более равномерно заселена и в целом более пригодна для жизни.

Более того, расчеты ряда научных групппоказали: при плотности атмосферы в пять раз выше земной, то есть на четверть выше, чем на Титане, даже парникового эффекта одного только азота вполне хватит для того, что температурные колебания упали почти до нуля. На такой планете и днем, и ночью, и на экваторе, и на полюсе температура была бы всегда одинаковой. Земная жизнь о таком может только мечтать.

Планеты-океаны по своей плотности находятся как раз на уровне Титана (1,88 г/см³), а не Земли (5,51 г/см³). Скажем, три планеты в зоне обитаемости TRAPPIST-1 в 40 световых годах от нас имеют плотность от 1,71 до 2,18 г/см³. Иными словами, скорее всего, у подобных планет более чем достаточная плотность азотной атмосферы, чтобы иметь стабильный климат за счет одного только азота. Углекислый газ не сможет превратить их в раскаленную Венеру, потому что действительно большая масса воды может связать много углекислого газа даже безо всякой тектоники плит (углекислый газ поглощается водой, причем чем выше давление, тем больше она может его содержать).

Глубоководные пустыни

С гипотетическими внеземными бактериями и археями все, кажется, просто: они могут жить в весьма тяжелых условиях и им для этого вовсе не нужно изобилие множества химических элементов. Сложнее с растениями и живущей за их счет высокоорганизованной жизнью.

Итак, планеты-океаны могут иметь стабильный климат — очень вероятно, что более стабильный, чем имеет Земля. Возможно и наличие там заметного количества минералов, растворенных в воде. И все же жизнь там вовсе не масленица.

Взглянем на Землю. Если не брать последние миллионы лет, ее суша — чрезвычайно зеленая, почти лишенная бурых или желтых пятен пустынь. А вот океан зеленым вовсе не выглядит, кроме отдельных узких прибрежных зон. Почему так?

Все дело в том, что на нашей планете океан — это биологическая пустыня. Жизнь требует углекислого газа: из него «строится» растительная биомасса и только с нее может кормиться биомасса животная. Если в воздухе вокруг нас CO₂ больше 400 частей на миллион, как сейчас, то растительность расцветает. Если его стало бы меньше 150 частей на миллион, все деревья погибли бы (и такое может случиться через миллиард лет). При менее чем 10 частях СО₂ на миллион все растения погибли бы вообще, а вместе с ними — и все действительно сложные формы жизни.

На первый взгляд, это должно означать, что в море — настоящее раздолье для жизни. Ведь в земных океанах содержится в сто раз больше углекислого газа, чем в атмосфере. Следовательно, строительного материала для растений должно быть очень много.

На деле нет ничего дальше от истины. Воды в океанах Земли — 1,35 квинтиллиона (миллиарда миллиардов) тонн, а атмосферы — чуть больше пяти квадриллионов (миллионов миллиардов) тонн. То есть в тонне воды заметно меньше СО₂, чем в тонне воздуха. Водные растения в земных океанах почти всегда имеют куда меньше СО₂ в своем распоряжении, чем наземные.

Что еще хуже — водные растения имеют хорошую скорость метаболизма только в теплой воде. А именно в ней СО₂ меньше всего, ведь растворимость его в воде падает с ростом температур. Поэтому водоросли — в сравнении с наземными растениями — существуют в условиях постоянного колоссального дефицита СО₂.

Именно поэтому попытки ученых подсчитать биомассу земных организмов показывают, что море, занимающее две трети планеты, вносит ничтожный вклад в общую биомассу. Если взять общую массу углерода — ключевого материала в сухой массе любого живого существа — обитателей суши, то она равна 544 миллиардам тонн. А в телах обитателей морей и океанов — всего шесть миллиардов тонн, крохи с барского стола, чуть больше процента.

Все это может привести к мнению, что, хотя жизнь на планетах-океанах и возможна, она будет весьма и весьма неприглядной. Биомасса Земли, будь она при прочих равных покрыта одним океаном, составляла бы в пересчете на сухой углерод всего 10 миллиардов тонн — в полсотни раз меньше, чем сейчас.

Однако и здесь рано ставить крест на водных мирах. Дело в том, что уже при давлении в две атмосферы количество СО₂, способного раствориться в морской воде, возрастает больше чем в два раза (для температуры в 25 градусов). При атмосферах в четыре-пять раз плотнее земной — а именно таких стоит ожидать на планетах типа TRAPPIST-1e, g и f — углекислого газа в воде может оказаться настолько много, что вода местных океанов начнет сближаться с земным воздухом. Иными словами, водные растения на планетах океанах оказываются в куда лучших условиях, чем на нашей планете. А там, где больше зеленой биомассы, и животные имеют лучшую кормовую базу. То есть в отличие от Земли моря планет-океанов могут быть не пустынями, а оазисами жизни.

Доставка реголита с Луны

Реголит под колёсами Лунного автомобиля

Первое инструментальное определение плотности и прочности поверхностного слоя реголита было осуществлено советской автоматической станцией «Луна-13» 24—31 декабря 1966 года.

Впервые лунный грунт был доставлен на Землю экипажем космического корабля «Аполлон-11» в июле 1969 года в количестве 21,7 кг. В ходе лунных миссий по программе Аполлон всего на Землю было доставлено 382 кг лунного грунта. Исследованием грунта, привезённого «Аполлонами», занималась Миртл Бачелдер.

Автоматическая станция «Луна-16» доставила 101 г грунта 24 сентября 1970 года (уже после экспедиций Аполлон-11 и Аполлон-12).

«Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» доставили грунт из трёх районов Луны: Моря Изобилия, материкового района вблизи кратера Амегино и Моря Кризисов в количестве 324 г, и он был передан в ГЕОХИ РАН для исследования и хранения.

С 1969 года проводятся международные конференции по лунному грунту. Первая называлась — «Apollo Conference»,
потом, когда появились образцы «Луны-16», конференции стали называть «Lunar Science Conference»,
а с 1978 они называются «Lunar and Planetary Science Conference». Сводка ссылок на работы по лунному грунту содержит более 3700 научных работ.