Perché il successo dell'esplorazione della Luna dipende direttamente dalla "battaglia di ipotesi" sulla sua origine
Tra le teorie sull'origine di Selena, c'è stata una seria lotta per molto tempo: gli scienziati americani credono che sia stata "buttata fuori" dalla Terra dal colpo di un antico pianeta morto, e i loro colleghi provenienti da Russia e Israele - che non ci sono state collisioni escatologiche di pianeti. Il modo in cui i terrestri esploreranno la Luna dipende da quale di loro ha ragione.
A prima vista, il trambusto attorno al satellite terrestre è misterioso. Da un lato, la colonizzazione della Luna non ha quasi senso: la sua area (circa 1/14 dell'area terrestre) è approssimativamente uguale all'area dei deserti tropicali e artici della Terra; nel frattempo, anche i deserti terrestri vengono controllati molto lentamente e lo sviluppo della luna costerà un ordine di grandezza in più. L'opinione degli appassionati che lì ci sia elio-3 ed è una degna ragione per l'esplorazione della Luna è in contraddizione con il fatto ben noto: una reazione termonucleare energeticamente favorevole non è stata ancora raggiunta nemmeno per il deuterio, mentre l'accensione dell'elio-3 è di un ordine di grandezza più pesante e si trova all'esterno prevedibile futuro dell'umanità. D'altra parte, una potenza dopo l'altra sta progettando nuovi sbarchi sulla luna quest'anno. La domanda è: perché?
La risposta corretta a questa domanda è semplice: una gara scientifica e di risorse è "mescolata" con la razza del prestigio. Se le ipotesi non americane dell'origine del satellite terrestre sono corrette, c'è molta acqua lì, e in una forma di ghiaccio d'acqua che è conveniente per lo sviluppo. In presenza di acqua, è possibile coltivare colture terrestri sulla regolite lunare - tali esperimenti sono già stati condotti con successo. Con acqua e cibo, oltre che con una fonte di ossigeno, sarà molto, molto più facile ed economico studiare e padroneggiare la Luna rispetto al caso in cui tutto debba essere trasportato dalla Terra. Sottolineiamo che la fondazione della base non significa colonizzazione. Le isole artiche e l'Antartide non possono essere densamente popolate, ma ci sono basi lì. Sono necessari per motivi di ricerca, militari e logistici. La luna ha sei volte meno gravità della terra. Ciò significa che è più facile da esso (è necessario dieci volte meno carburante) sollevare il carburante e l'ossidante,ottenuto dalla stessa acqua, ad esempio per il rifornimento di navi che volano su Marte. Ma per iniziare a pianificare le basi lunari, devi prima scoprire: chi ha ragione? La luna è davvero secca?
Megawar: come è nata l'idea della Terra in collisione con un altro pianeta
Vale la pena guardare il sistema solare come era conosciuto nel 1975, quando gli americani Hartman e Davis formularono la teoria della megacollisione Terra-Teia. In quel lontano anno, Caronte non era ancora stato scoperto ed erano conosciuti esattamente due tipi di satelliti nell'intero sistema solare: quelli che sono radicalmente più piccoli dei loro pianeti (Phobos e Deimos, satelliti dei pianeti giganti) e la Luna. Era l'unico satellite conosciuto a quel tempo, la cui massa era più dell'uno percento della massa del suo pianeta.
La natura insolita di questo satellite richiedeva anche una teoria non convenzionale della sua origine, soprattutto perché le goffe ipotesi del predecessore, come la separazione di un pezzo dalla Terra sotto la presunta azione della sua precedente rapida rotazione (l'ipotesi di Darwin, figlio di Charles Darwin), erano alquanto ingenue e facilmente confutate. Questa e altre ipotesi simili spiegavano male il fatto che il nucleo di ferro della Luna è piccolo rispetto alla Terra e non c'è acqua (come si credeva a quel tempo).
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In effetti, a quel tempo, l'acqua nella roccia lunare era già stata scoperta: l'Apollo portò il suolo sulla Terra, dove fu trovata l'acqua negli anni '60. Ma è stato attribuito all'inquinamento terrestre o ai meteoriti. Anche le prove dirette dei rilevatori di ioni che hanno rilevato l'acqua vicino all'Apollo sono state attribuite all'inquinamento terrestre. Nella geologia lunare ha funzionato un fenomeno, spesso attribuito alle discipline umanistiche: gli scienziati hanno respinto i fatti empirici, poiché non si adattavano alle teorie allora esistenti sull'origine di Selena: in tutte, prima si scioglieva, cioè doveva perdere acqua. La scienza di quel tempo presumeva solo una variante dell'acqua che colpiva la luna: con le comete. Ma nell'acqua cometa, il rapporto tra deuterio e idrogeno è diverso, e nell'acqua trovata sulla Luna dagli americani, il rapporto di questi isotopi di idrogeno era lo stesso della Terra. La teoria di quel tempo non lo permetteva,perché tutto è stato attribuito all '"inquinamento della terra", e Selena è stata dichiarata completamente senz'acqua.
Tuttavia, non è stato possibile spiegare altre caratteristiche del suolo lunare dovute all'inquinamento terrestre. Stiamo parlando di un contenuto inferiore di titanio e altri elementi relativamente pesanti in esso.
Collisione della Terra con un altro pianeta.
Fu allora, nel 1975, che negli USA nacque l'ipotesi del megaimpatto (mega-impatto). Secondo esso, l'antico pianeta Theia 4,5 miliardi di anni fa si è scontrato con la Terra e un impatto super potente ha gettato una grande quantità di materiale da entrambi i pianeti nello spazio. La luna si è formata dai detriti nel tempo. Il satellite terrestre è stato ottenuto non "primario" (come, ad esempio, i satelliti di Giove), ma "secondario", derivante dalla collisione di grandi corpi celesti. La domanda è stata rimossa sul motivo per cui la massa di Selena è così grande rispetto alla massa della Terra stessa, molto più di quella dei satelliti di altri pianeti del sistema solare.
Mega Impact ha anche spiegato facilmente perché c'erano pochi elementi pesanti sulla Luna (il che era vero) e nessuna acqua (che dopo i voli Apollo era ostinata ignoranza dei fatti). Gli strati superiori della Terra contengono pochi elementi pesanti: la maggior parte di essi è sprofondata nel nucleo e negli strati inferiori di magma. Quando i pianeti si sono scontrati, i detriti avrebbero dovuto divampare fino a migliaia di gradi. Qualsiasi acqua da loro evaporerebbe e volerebbe nello spazio. Quando i detriti raffreddati formarono la luna, avrebbero dovuto essere completamente asciutti a questo punto.
Sembra che qualcuno abbia perso
L'ipotesi è andata bene per tre anni interi. Ma già nel 1978 fu scoperto Caronte, un satellite di Plutone. Se la Luna è 80 volte meno massiccia della Terra, allora Caronte è solo nove volte più leggero di Plutone. Si è scoperto che non c'è nulla di unico nell'aspetto della luna. È sorta una domanda naturale: come è possibile, dal momento che la collisione di grandi pianeti come Theia e la Terra deve essere un evento raro?
La visione di un artista di Caronte dalla superficie di Plutone.
Ancora più scomoda è stata l'analisi delle rocce lunari nei laboratori e i primi dati sui meteoriti di origine aliena. Si è scoperto che solo la Luna è isotopicamente indistinguibile dalla Terra e tutti gli altri pianeti del sistema solare sono chiaramente diversi. Come è potuto accadere se Selena presumibilmente contiene la sostanza di un altro pianeta - l'ipotetica antica Theia?
Per spiegare la contraddizione, è stata modificata l'ipotesi del mega-shock: il luogo di nascita di Teia è stato considerato … l'orbita terrestre, quindi la composizione isotopica di entrambi i pianeti è la stessa. Presumibilmente, due pianeti si sono formati su di esso contemporaneamente, che poi si sono scontrati. Non era chiaro il motivo per cui due pianeti apparissero sull'orbita terrestre e uno alla volta sulle orbite di altri pianeti del sistema.
Anche i geologi hanno aggiunto problemi. È sorta una domanda legittima: se la mega collisione di due pianeti ha riscaldato la Terra ei suoi detriti, da dove veniva l'acqua del pianeta? A detta di tutti, sarebbe dovuto evaporare. La teoria del mega-impatto è già diventata estremamente popolare, non volevano abbandonarla, quindi è stata avanzata l'idea che l'acqua fosse apparsa sulla Terra più tardi - è stata portata da comete che sono cadute sul pianeta per miliardi di anni. Ma si è presto scoperto che il rapporto degli isotopi dell'idrogeno e dell'ossigeno nell'acqua cometa è molto diverso dallo stesso rapporto nell'acqua terrestre. L'acqua degli asteroidi è più simile, ma ce n'è pochissima su di loro, cioè non possono essere la fonte degli oceani della Terra.
Alla fine, nel 21 ° secolo, sulla luna iniziarono a essere trovate tracce d'acqua. E quando i sostenitori dell'ipotesi del mega-shock suggerirono che le comete portassero quest'acqua, i geologi olandesi dimostrarono che le rocce lunari non avrebbero potuto formarsi nella loro forma attuale senza la presenza di acqua sin dall'inizio della formazione del satellite. La situazione è stata aggravata dagli astronomi russi: a loro avviso, una tipica collisione di una cometa con la Luna porta alla partenza di oltre il 95% dell'acqua nello spazio.
Soprattutto, la situazione si è riflessa nell'articolo del 2013 con il titolo eloquente "La teoria dell'impatto è esaurita".
Come il martello dell'asteroide ha costruito la luna
Nel 2007 è stato pubblicato il lavoro del famoso fisico N. Gorkavy "The Formation of the Moon and Binary Asteroids", che ha mostrato per la prima volta che il meccanismo di formazione della Luna non è unico, al contrario, ha dato origine a un numero enorme di satelliti nel sistema solare. Solo questi satelliti si sono formati principalmente negli asteroidi e non in pianeti più massicci.
Lo scenario per la comparsa di entrambi i satelliti degli asteroidi e della Luna è semplice. Le primissime collisioni con asteroidi di dimensioni di 10-1000 chilometri formano un anello di detriti espulsi attorno al pianeta, la cui velocità è superiore alla prima cosmica (cioè, non possono ricadere rapidamente). I successivi attacchi di asteroidi aumentano rapidamente la massa del disco: i suoi detriti "intercettano" i nuovi detriti che volano via dal pianeta. Quelli che volavano nella direzione opposta al senso di rotazione del disco e del pianeta, dalla collisione con i detriti del disco, perdono la loro velocità e ricadono sul pianeta. Quelli che volano nella stessa direzione del disco e del pianeta ruotano - si uniscono al disco. Più la sua massa, più detriti eliminati da nuovi asteroidi, può catturare. A causa di sempre più collisioni, i vecchi detriti nel disco perdono energia e velocità, diventa più facile per loro "aderire" all'impatto,senza dispersione dopo la collisione. Quindi un grande satellite inizia a formarsi nel disco.
In uno scenario del genere, né la Terra né i detriti espulsi si riscaldano fino a migliaia di gradi, cioè l'acqua della terra non bolle né negli oceani terrestri né come parte della luna. E gli isotopi nelle loro rocce solide coincidono, perché Selene, si scopre, è nata principalmente dai detriti della terra.
Diventa anche facile capire l'origine dei mari lunari nella parte della Luna rivolta verso la Terra (circa 3-4 miliardi di anni fa, la lava si riversò sulla superficie della Luna e, congelata, formò mari scuri che coprivano il 16% della superficie lunare e si trovava sul lato visibile della Luna). Se la Luna "intercetta" tutti i detriti portati via dagli asteroidi dalla Terra, allora dovrebbe "catturarli" con il lato rivolto verso la Terra. Pertanto, ci sono molti meno mari lunari sul lato ombra del satellite.
Come spesso accade con le ipotesi nel nostro tempo, diversi gruppi scientifici possono fare la stessa scoperta, perché ci sono molti articoli su riviste peer-reviewed e non tutti gli scienziati hanno abbastanza tempo per leggerli. Le conclusioni di Gorkavy sono state "riscoperte" nel 2014 da un gruppo di astronomi di Mosca e nel 2015 da uno israeliano. Finora questa ipotesi non è stata accettata solo negli Stati Uniti, tuttavia è solo questione di tempo. Le contraddizioni dell'ipotesi del megaimpatto sono insolubili, mentre la nuova non mostra ancora contraddizioni con la realtà osservata.
Come la nuova teoria cambierà la pratica dello studio e dell'esplorazione della luna
Se la Luna è stata formata da materiale terrestre, devono esserci elementi leggeri su di essa. L'acqua dalla superficie è presto evaporata, ma non c'è il Sole nelle zone circumpolari (soprattutto nei crateri). I dati radar supportano questa ipotesi. Ciò significa che eventi che sembrano essere passati miliardi di anni sono di vitale importanza oggi. Se l'acqua lunare fosse un prodotto delle comete, sarebbe scarsa e difficilmente si conserverebbe sotto forma di notevoli quantità di ghiaccio puro.
Ingressi a tubi di lava, all'interno dei quali può esserci molta acqua ghiacciata.
Ciò che è importante, oltre ai crateri circumpolari, ci sono altri luoghi del pianeta dove è possibile la presenza di elementi leggeri: i tubi di lava. In condizioni di bassa gravità lunare, tali grotte vulcaniche hanno un diametro fino a centinaia di metri e la loro lunghezza è misurata in chilometri. Uno strato di terreno da 10 metri protegge completamente l'interno delle grotte dalle radiazioni cosmiche e la temperatura al loro interno è sempre stabile. I ricercatori americani suggeriscono che lì, come in un certo numero di tubi di lava della Terra, potrebbe esserci ghiaccio d'acqua puro. Ci sono molti ingressi ai tubi di lava lunare (nella foto sopra). Non c'è posto migliore per una base di ricerca lunare.
Cratere nel mare della tranquillità (Mare Tranquillitatis).
Alla luce di nuovi dati, è necessario esplorare la Luna non a basse latitudini, come fecero gli americani negli anni 60-70, ma in luoghi completamente diversi, più vicini ai poli. È lì, tra l'altro, come è facile convincersi, che gli indiani e altri nuovi partecipanti alla corsa lunare stanno inviando i loro veicoli. In ogni tentativo di creare una base lunare, l'acqua ghiacciata sarà una risorsa preziosa. Inoltre, nella zona quasi polare della Luna, la luce del sole splende in alcuni punti per oltre il 95% della durata dell'anno. Ciò semplificherà ulteriormente la base. È chiaro che nessuno dichiarerà i pezzi del satellite come proprietà dello stato terrestre, ma, come per le basi artiche, chi è il primo a prendere piede in un luogo vantaggioso avrà grandi vantaggi nello studio della luna.
Quindi, la teoria americana della formazione della Luna durante una collisione interplanetaria afferma che Selena è un pezzo di pietra a secco, dove c'è poca acqua ed è solo alluvionale. Il postulato russo e poi israeliano che il satellite terrestre sia nato da molti impatti di piccoli asteroidi e quindi sia ricco d'acqua. Colui che è il primo a scoprire quale delle teorie è corretta avrà un grande vantaggio nello sviluppo dell'acqua lunare. È lei che diventerà una risorsa chiave, senza la quale né la base lunare in particolare, né uno studio dettagliato della Luna in generale è possibile.
