Первые люди на Луне

[Девушка]

Первые люди на Луне

[Девушка]

Вот так, как говорится, сводятся концы с концами, связываются в узел новых знаний о Луне отдельные факты и закономерности, полученные в результате геолого-геофизических (особенно сейсмических) исследований Луны. Каков же итог?

Сейсмическая сестра Земли по внутреннему устройству, Луна оказалась весьма «дальней родственницей» по активности недр. Внешняя часть Луны — мощная, холодная, жесткая литосфера — разбита на отдельные глыбы зонами сверхглубоких разломов и трещин. Вдоль них совершаются мгновенные подвижки — происходят сотрясения на разных этажах лунного здания. По ним же пробираются к поверхности нагретые газы из центральной, подплавленной и мягкой астеносферы (а может быть, и ядра). Потоки вещества в астеносфере неизмеримо слабее земных, да это и понятно: вещества меньше и температура далеко не та. Они способны управлять слабыми потрескиваниями Луны, но не могут ни раскачать, ни передвинуть громаду ее литосферного монолита. Этот жесткий холодный панцирь парализует активность глубоких недр Луны. Тектоника плит на пей заведомо отсутствует.

[Девушка]

Частота приливных сотрясений полностью регулируется «гравитационной указкой». Не успеют напряжения накопиться, как следует «команда» — «впрыскивается» смазка из глубин и происходит лунотрясение. Его время нетрудно предсказать по законам небесной механики.

Получается так: приливные силы Земли заставляют Луну трястись слабо и часто, не давая ей накопить силы для могучего толчка. Именно такой физический принцип думают использовать люди для предотвращения землетрясений.

Для исследователей лунных глубин «фонарь» глубокофокусных толчков — идеальный источник сверхзрения. Его лучи пронзают всю толщу литосферы. Кроме того, толчки на удивление хорошо повторяют свою форму от месяца к месяцу, так что их энергию можно суммировать и выделять драгоценные вступления в последующей части записи (именно так была открыта граница верхней и средней мантии на глубине 300 км).

«Фонарь» от мелкофокусных тектонических лунотрясений этого качества лишен. Но у него свои преимущества — большие энергия и дистанция, глобальный масштаб сейсмолокации. Выяснилось, что эти толчки тоже приурочены к трем основным поясам сейсмичности и происходят они хотя и нерегулярно, но лишь тогда, когда «щелкают» самые энергичные из приливных очагов. Таким образом, и для тектонических очагов важна «гравитационная указка».

И совсем замечательно, что гравитационному расписанию подчиняются явления вовсе не сейсмические, однако, так же как и лунотрясения, отражающие хотя и слабенькую, но все же не совсем угасшую активность лунных недр. Это так называемые быстротечные явления: изменение окраски, отражающих свойств, затуманивание поверхности. Они так поразительны, что даже незадолго до космических полетов некоторые астрономы были склонны объяснить их миграцией полчищ насекомых. Оказалось, что это истечение газов из лунных недр, в их календаре проявляются явные апогей-перигейные максимумы. А концентрация просачивающихся из глубин газов — аргона и радона — меняется с тем же периодом 206 дней, что и приливные лунотрясения. Конкретные инъекции радиоактивных газов в атмосфере Луны удалось связать с тектоническими лунотрясениями.

[Девушка]

Что касается временной связи приливов и лунотрясений, тут вопрос менее ясен. У разных авторов она то подтверждается расчетами, то отвергается, а единой ревизии пока никто не провел. Поэтому бытуют разные точки зрения: одна, что приливные напряжения — непосредственный источник глубокофокусных лунотрясений, другая, что они лишь триггер, а напряжения имеют тектоническую природу (правда, тектонические силы Луны малы, но и лунотрясения невелики).

Разумеется, есть и третья концепция — золотая середина: приливные и тектонические нагрузки в равной мере виновники сейсмических толчков. Кстати, именно она способна объяснить такой любопытный факт: в главном эпицентре удивительно сохраняющиеся по форме сигналы после трех лет изменили свою полярность — направление вступления сейсмической волны. Так или иначе, безусловно, что приливные силы, гравитация — «дирижер» лунной сейсмичности.

Зная все это и опираясь на земной опыт изучения сейсмических очагов, можно понять, как происходят приливные лунотрясения. Картина их подготовки такая. В соответствии с особенностями движения и вращения Луны, с гравитационным расписанием возникают перегрузки приливных напряжений. Они концентрируются на границе литосферы и астеносферы, которая имеет контрастный рельеф. В момент усиления напряжений флюиды из центральной подплавленной зоны «впрыскиваются» в переходную область, и по этой своеобразной «смазке» происходит движение пород в очаге лунотрясения. Разрывы происходят в небольших блоках первичного метеоритного вещества, во всяком случае эти блоки недостаточно жестко сцементированы. Благодаря малым размерам зоны очага сила сотрясений невелика.

[Девушка]

Что же касается «звездного» (синодического) периода 27,3 суток, то его землетрясения не чувствуют. Не означает ли это, что нет гравитационного воздействия на Луну издалека (из Галактики, от пульсаров)? Ну а то, что не выражен период повторения одинаковых фаз 29,5 суток, нас не удивляет, это ведь эффект чисто оптический, зависит он от вращения и движения Земли и к гравитации имеет косвенное отношение.

Итак, сейсмичность Луны главным образом внешняя (экзогенная), гравитационная, то есть природа ее отлична от земной.

Сила земного притяжения меняется по мере движения Луны по орбите. Различна она и для разных сторон Лупы — видимая ближе к Земле и притягивается сильнее (не потому ли очаги лунотрясений почти все на этой стороне?).

Зная орбиты и массы планет, а также распределение плотности в недрах Луны, ученые рассчитывают напряжения в недрах Луны и сравнивают их с режимом лунотрясений в пространстве и во времени. При этом используются различные формулы и модели внутреннего устройства и получаются неоднозначные результаты. Главная особенность устройства Луны — ее разделение на жесткую, холодную литосферу и мягкую, теплую астеносферу. Теоретики единодушны в том, что на стыке твердой и жидкой сред должны концентрироваться приливные напряжения, а контрастный рельеф усугубляет их действие на буграх и впадинах. Энергия приливов, которая здесь сосредоточена (1013 эрг на каждый километровый куб), вроде бы достаточна, чтобы произвести индивидуальный толчок (ведь размер очага, судя по удивительной стабильности формы записи, не должен превышать 10 км в поперечнике, но и вряд ли меньше 1 км). Отсутствие приливных гипоцентров на промежуточных глубинах 300—800 км, а также тектонических лунотрясений в 30-градусном круге в центре видимого диска объясняется слабостью сжимающих напряжений. Что касается радиальных напряжений, то они тоже имеют минимум на промежуточных глубинах и локальный максимум на уровне мелкофокусных тектонических очагов. Так соответствует расчетам пространственное расположение очагов лунотрясений.

[Девушка]

Луна, вращаясь вокруг Земли, совершает один круг (точнее, это слабо сплющенный эллипс) за 27,3 земных суток (именно это; время в точности совпадает с поворотом Луны вокруг своей оси). Так оценил бы период обращения Луны внешний, «звездный» наблюдатель. Но в системе движущихся и взаимно притягивающих друг друга небесных тел Земля — Луна — Солнце картина усложняется.

За время каждого оборота Луны вокруг Земли наша: планета слегка смещается по своей трассе спутника Солнца, так что плоскость эклиптики (к которой орбита Луны слегка наклонена) Луна пересекает за другое время (27,2 земных суток). Под действием притяжения Солнца эллипс лунной трассы испытывает возмущения: он слегка покачивается, так что в точке перигея (минимального удаления от Земли) Луна оказывается через 27,5 суток. Лунный эллипс еще и деформируется во времени: то? сплющивается, то стремится к окружности, возвращаясь в исходное положение через 206 земных суток.

Как видим, сокровенные нюансы движения Луны приходятся на период 27 с небольшим земных суток. Отражаются ли они на режиме лунотрясений? Если да, то последуют далеко идущие выводы. Сделав спектральный анализ каталогов лунотрясений, уче-! ные убедились, что имеются устойчивые всплески спектров (периодичность) на временах 13,6, 27,2, 206 суток.

Такое замечательное совпадение должно означать одно: режим лунотрясений отражает весьма тесные и тонкие детали гравитационных взаимодействий Луны с Землей и Солнцем. Так что гравитационная природа глубокофокусных лунотрясений несомненна. Если бы (представим такой невероятный и печальный поворот дел) наше Солнце не сияло в небе, а лишь притягивало Землю и Луну своей массой, его существование можно было бы обнаружить по периодичности лунотрясений.

[Девушка]

Чтобы понять, почему периодические лунотрясения приурочены к стыку этих двух основных структурных зон лунных недр, литосферы и астеносферы, почему они так регулярны и одновременно так слабы, рассмотрим взаимодействие Луны с космическими соседями.

Орбитальное движение Луны издавна озадачивало астрономов — очень трудно описать его астрономическими формулами. Дело в том, что Луна — аномально большой спутник (ее масса — одна восьмидесятая земной), так что в поле притяжения Солнца существуют вместе Земля и Луна — центр их общей массы, находящийся в Земле недалеко от поверхности, движется вокруг Солнца в плоскости эклиптики.

[Девушка]

При углублении в кору и мантию характер вспышек меняется. Зажигается один очаг на всю планету в квартал (земной масштаб времени), то есть в полторы минуты «сейсмофильма». Притом вспышка ни разу не повторяется и никакой периодичности нет. Это собственно лунные, тектонические толчки. Их свойства (характер записей, распределение числа лунотрясений по энергиям) довольно близки к землетрясениям, особенно происходящим внутри литосферных плит.

Они связаны с вековыми напряжениями в коре и мантии Луны, вызванными остыванием Луны или проседанием избыточных масс в «морях». Они на несколько порядков «энергичнее» многочисленных приливных («земных») лунотрясений я вносят основной вклад в энергетику лунной сейсмичности. Глубже 300 километров они пропадают, так что полутысячекилометровая толща средней мантии покоится в сейсмической тиши. А в слое на глубинах 800—1200 км вступает «фейерверк» регулярных вспышек «земных» лунотрясений. Мы воспользуемся техникой послесвечения электронных осциллографов — тогда вспыхнувший очаг не погаснет до конца сеанса. И сейсмический слои постепенно заполнится тремя извивающимися лентами очагов, будто шнуровка, стягивающая футбольный мяч.

В районе сейсмического «полюса» («узла» эпицентров) швы подходят к поверхности всего ближе, разбегаясь оттуда, они причудливо извиваются, вычерчивая извилистую границу. Собственно, это даже не граница, а переходная зона со сложным, контрастным рельефом между верхней половиной лунного тела, жесткой и холодной, и центральной, теплой, размягченной.

[Девушка]

Разумеется, мы не в состоянии сидеть в кинозале шесть лет, переживая коллизии внутренней жизни Луны в неискаженном масштабе времени. Фильм трансформирует время. Можно взять такой масштаб: одни земные сутки — одна секунда фильма. И вот оказывается, в нашем «выдающемся» эпицентре вспышки происходят по 3—4 кряду примерно через 30 секунд (земной месяц).

Между ними — темнота в главном эпицентре, но сверкают другие, и в каждом — такая же замечательная ритмичность. Причем если все станции и очаги рассматривать вкупе, то отмечается еще яркая 13—15-секундная периодичность (полумесячный максимум). Обратив внимание на энергию — яркость вспышек, заметим, что в каждом очаге вспышки становятся ярче через каждые 3,5 минуты (206 земных суток). И еще — в начале сеанса (конец 1969 г.) яркость вспышек возрастала (максимум лунной сейсмичности пришелся на середину 1970 г.), а потом начала спадать, так что главный очаг на рубеже 1971—1972 гг. уступил свое лидерство другим.

Потом он «взбодрился» и начал наполняться все более яркими «светлячками», приближаясь к экстремуму 1975 г. (вот тут-то и понадобятся недостающие серии наблюдений, чтобы убедиться, что последует новый спад сейсмической активности). Природа лунотрясений тройственна: бывают лунотрясения «солнечные» — тепловые, собственно «лунные» — тектонические и «земные» — приливные. Первые связаны с тепловыми напряжениями, со сменой дня и ночи. Они ютятся на поверхности, близ кратеров и разломов, и ощутимы лишь около сейсмометров. Поэтому в нашем «сейсмофильме» они дают своеобразную «подсветку» места расположения станции. Причем ночью подсветки нет, начинается она вскоре после восхода Солнца (стало быть, через земной месяц), и вклад этих сотрясений по всей поверхности хотя и не слишком малый, но для нас не такой важный — нас интересуют недра.

[Девушка]

Проследить «огоньки» на обратной стороне Луны не удается (за исключением одного очага). И дело не в том, что та сторона не видна в телескоп, а в том, что она не видна и в сейсмический «микроскоп». То ли так неодинаково устроены недра двух половинок (в том, что их поверхность асимметрична, ученые уверены, там разный уровень рельефа и даже центр масс смещен по направлению к Земле), что там и впрямь нет очагов приливных лунотрясений.

То ли (хоть и зорки сейсмометры) «светлячки» так слабы, что их невозможно различить. А скорее всего, дело в том, что трассы волн от антиподальных толчков проходят так глубоко, что энергия волн иссякает в молекулярном хаосе расплавленных пород центральной половины Луны. Вопрос неясен, и анализ пока недостающих двухлетних серий наблюдений вряд ли его прояснит до конца. Нужны новые экспедиции и новые сейсмометры на обратную сторону Луны.

Привыкнув к миганиям лунных эпицентров, мы приметим, что яркость вспышек различается несильно (энергия отличается на порядок, условные магнитуды находятся в пределах 0,5—1,5). Но за время фильма промелькнуло (или показалось?) 25 более ярких вспышек, впрочем, они далеко не отстояли от основных « сейсмогирлянд».

И еще бросилось в глаза, что больше всего вспышек пришлось на один очаг неподалеку от «узла» поясов (именно там расположен самый долговременный лунный сейсмометр «Аполлона-12»). Сосредоточим внимание на нем одном и постараемся уловить порядок вспышек по времени. И обнаружим замечательную ритмичность— будто «сейсмогирлянда», как елочная, управляется электронным реле. «Реле» и впрямь есть, но управление другое — гравитационное.