Главные черты геологии Луны
Луна как единственный спутник Земли, очень важный объект сравнительно-планетологических исследований, анализ структуры. Рассмотрение основных особенностей образования форм лунного рельефа. Знакомство с телевизионным изображением лунной поверхности.
| Рубрика | Астрономия и космонавтика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 09.04.2014 |
| Размер файла | 1,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Низкая плотность Луны указывает на значительное обеднение железом по сравнению с Землей и другими планетами земной группы. Поэтому необходимо исследовать влияние такого фракционирования на распределение сидерофильных элементов. Такое исследование даст возможность решить вопрос, происходило ли фракционирование металлического железа в Солнечной туманности (до аккреции Луны) или же в протопланете, из которой образовалась Луна.
Для лунных морских базальтов характерно резкое обеднение многими летучими элементами по сравнению с метеоритами и Землей. Условия, в которых происходило это весьма специфическое обеднение, дают ключ к пониманию химической обстановки, в которой образовалось исходное вещество морских базальтов. Геохимия летучих элементов лунных материков оказалась еще более сложной, так как на нее дополнительно влияли эндогенные и экзогенные процессы.
В породах лунных материков и в морских базальтах широко распространены небольшие количества богатой железом металлической фазы. Часто предполагалось, что основные кумулаты, подстилающие кору, и исходное вещество морских базальтов должны содержать значительные количества богатой железом металлической фазы. Некоторые исследователи приписывали обеднение сидерофильными элементами морских базальтов и пород лунной коры выделению металлической фазы в недрах Луны еще до образования коры и (или) морских базальтов. Это предположение, объясняющее широкую встречаемость металлической фазы в лунных породах и глобальную дифференциацию Луны, использовалось в поддержку мнения о возможности существования у нее небольшого, богатого железом металлического ядра.
В породах лунных материков и морей наблюдаются взаимосвязанные вариации содержания W и Р с La. Эти закономерности явно обусловлены несовместимыми кристаллохимическими свойствами W и Р во время процессов дифференциации магмы, что в свою очередь указывает на преимущественно окисленное их состояние в исходной системе пород лунных материков.
В настоящее время большая часть Ni и Со в материковых образцах встречается в металлической форме, что обуславливается присутствием метеоритного железа и восстановлением этих элементов при ударном метаморфизме и плавлении, уже после дифференциации 4,4 млрд. лет назад. Высокое отношение W/Ni (в 80 раз больше первичного) в металлических зернах из материковых пород доказывает местную природу процесса восстановления.
4.4 Тектоническая активность
На Луне выделяются два крупных периода проявления вулканических процессов: доокеаническая и океаническая эры. Первая изучена менее детально. Вулканические продукты доокеанической эры установлены в пределах лунных материков и характеризуются светлыми тонами на фотоснимках. Они формируют ровный рельеф и затопляют валы кратеров. Предполагают, что представлены древние вулканиты анортозитами или базальтами, перекрытыми слоем реголита, который и обусловливает их относительно светлую окраску. Считается, что своим происхождением они обязаны разогреву лунной астеносферы и плавлению вещества коры, обусловленным метеоритной бомбардировкой примерно 4 млрд. лет назад.
В следующую, океаническую, эру (3 млрд. лет назад) активизация вулканической деятельности была связана с крупными преобразованиями на всем планетном теле. Лава базальтового состава в этом периоде заполнила все впадины лунных морей и Океан Бурь, а также заливы и кратеры, в пределах континентов сформировав покров мощностью от 0,3 до 2 км. В результате возникли вулканы с кратерами на вершине. Размер диаметров их основания колеблется от 5 до 40 км при высоте до нескольких сотен метров.
На первой тектонической карте Луны масштаба 1 : 7 500 000, изданной в СССР в 1969 году, выделены области континентального и океанического тектогенеза. Первые представлены поднятиями, осложненными разломами, кольцевыми структурами и т. д. В их пределах выделяются собственно материковые области, Кордильеры, талассоиды, субталассоиды, внутриматериковые и краевые впадины. Наибольшее распространение получили материковые области, занимающие значительную часть поверхности Луны. В одних участках они представлены наиболее древними и интенсивно деформированными породами с многочисленными полуразрушенными кратерами. В других местах материковые области представлены менее нарушенными и покрытыми мелкими кратерами участками.
Кордильеры -- это положительные структуры, разделяющие материковые области и морские впадины. Переход от материков к Кордильерами постепенный, а граница с впадинами, как правило, прослеживается вдоль разломов. Структура Кордильер обычно осложнена многочисленными кольцевыми и радиальными разрывными нарушениями, обусловливающими их блоковое строение. Промежуточными по своему строению между материками и морями являются талассоиды, имеющие, как правило, круговые очертания. Аналогичные образования, но меньших размеров (не более 500 км) получили название субталассоидов. Кроме того, в пределах материков обособляются внутриматериковые и краевые неглубокие впадины, выполненные морским материалом и местами, ограниченные разрывами. Как правило, они приурочены к окраинам лунных морей. Для материков характерны многочисленные гребни, имеющие высоту до 1,5 км, протяженность до 25 км и ширину 5 км. Не исключено, что это дайки или же приразломные складки.
В отличие от континентов, области океанического тектогенеза представляют собой крупные депрессии в рельефе Луны, опущенные на глубину в несколько километров. В их пределах наиболее широко распространены валообразные поднятия, состоящие из гряд, перемещающихся с понижениями. Гряды возвышаются на первые сотни метров, вытянуты на первые десятки километров при ширине до 5 км.
На основе анализа имеющихся материалов на Луне выделяются различные разрывные нарушения: сбросы, взбросы, раздвиги и разрывы с неустановленным характером смещения. Амплитуды перемещений вдоль сбросов и взбросов составляют первые километры. Раздвиги представлены зияющими трещинами. Вдоль некоторых из них устанавливаются горизонтальные подвижки с амплитудой до 1,5 км. Максимальное распространение разрывы получили на континентах, причем системы нарушений ориентированы в основном в северо-западном и северо-восточном направлениях. Этим направлениям часто подчинены и цепочки кратеров.
Характерными структурами Луны являются грабены протяженностью в несколько сотен километров. Это чаще всего плоскодонные долины, образовавшиеся в результате движений вдоль ограничивающих разломов типа сброса.
Для планет земной группы характерна тектоническая асимметрия. На Земле, как известно, она обусловлена впадиной Тихого океана, занимающей примерно 1/3 площади планеты (180 млн. км2) и имеющей среднюю глубину 4 км. Сложена она маломощной (5--10 км) корой океанского типа и обрамлена складчатыми областями и древними платформами с континентальной корой (30--70 км). Есть основания предполагать, что возникла эта впадина около миллиарда лет назад и в течение всего времени характеризовалась высокой подвижностью и проницаемостью тектоносферы.
Луна также представлена двумя различными сегментами: полушарие, обращенное к Земле, сложено преимущественно лунными морями, а противоположное -- кратерированными областями. Области лунных впадин занимают также около 1/3 поверхности планетного тела, опущены они до глубины порядка 4 км и обрамлены Кордильерами. Возраст молодых базальтов, слагающих моря, -- 3--4 млрд. лет, что свидетельствует о раннем заложении тектонической асимметрии на Луне.
Планеты земной группы характеризуются целым рядом сходных особенностей строения, их тектоническое развитие протекало по близким схемам. Использование сравнительно планетологического метода позволяет реконструировать события, которые способствовали становлению первичной коры планет. Для Земли это задача крайне трудная, так как более поздние геологические процессы на протяжении сотен миллионов лет существенно изменили изначальный облик нашей планеты. В связи с этим пока что не удалось восстановить события, имевшие место на Земле в период между 4,65-- 4,00 млрд. лет назад. Обнаружение на Луне, Марсе, Меркурии и Венере метеоритных кратеров диаметром от десятков до сотен километров, возникших в результате «тяжелой бомбардировки», стимулировало поиски аналогичных образований на Земле и привело к успеху. На сегодняшний день их выявлено довольно много. Большой интерес представляют огромные по размерам (тысячи километров в поперечнике) нуклеары. Не исключено, что их происхождение, как и происхождение крупных метеоритных кратеров на других планетах, связано с «тяжелой метеоритной бомбардировкой», которая совпадает с так называемым догеологическим (лунным) этапом развития.
Следует подчеркнуть, что метеоритные удары о поверхность имели огромное значение для формирования состава коры планет. Кинетическая энергия удара со скоростью 2,4 м/с (для Луны) и до 70 км/с, возможной в Солнечной системе, очень велика. При резком торможении метеоритного тела происходят испарение и плавление вещества, как метеорита, так и поверхности планетного тела. Тела малого размера не способны удержать продукты взрыва на своей поверхности и поэтому не могли продолжать свой рост. Тела размеров Луны и Меркурия теряют газообразные компоненты, но сохраняют на своей поверхности конденсаты тугоплавких соединений. А тела, сопоставимые с Землей и Венерой, в состоянии удержать летучие соединения и сформировать из них оболочки, окружающие планету; дегазированные остатки первичного вещества подвергаются захоронению. Догеологический этап характеризуется мощным притоком вещества и энергии из внепланетного пространства. При этом теряется граница между экзогенными и эндогенными процессами.
Геологический этап начался с дифференциации вещества и формирования материков. Затем возникают океанские и морские впадины, окруженные Кордильерами. Образуются талассоиды в виде зон краевых опусканий. Формирование морских и океанских впадин сопровождается заполнением их лавами и возникновением крупных разрывных нарушений. В результате процессов океанического тектогенеза образуется древняя полевошпатовая континентальная кора, более молодая океанская кора базальтового состава, а также кора переходного типа. Разрыв во времени между формированием континентальной и океанской кор составляет сотни миллионов -- миллиард лет.
Вулканические процессы на планетах земной группы также характеризуются рядом общих черт: начались они с излияния лав трещинного типа на континентах, а затем мощные проявления вулканизма захватили океанические и морские депрессии. Масса базальтовой коры на Луне составляет 1% от массы всей коры; предполагается, что объем ее увеличивается на более развитых планетах.
Как показал анализ материалов по планетам земной группы экзогенные процессы, рельефообразование и осадконакопление в полной мере характерны только для Земли. На Луне нет ни экзогенных форм рельефа, ни осадочных пород.
Завершая краткую сравнительную характеристику тектоники, следует отметить, что длительность и активность геологических процессов во многом определяются размером планетного тела. Луна прекратила свою деятельность около 3 млрд. лет назад.
5. Гипотезы образования Луны
5.1 Различные теории происхождения Луны
Природа и происхождение Луны интересуют не только ученых, но вообще все человечество. По этому вопросу в нашей литературе имеется множество различных гипотез. В одной из них, нередко встречающейся в детских сказках, Луна состоит из огромного количества зеленого сыра. Некоторые результаты изучения образцов, доставленных экспедициями «Аполлон», не дискредитировали полностью этой гипотезы. Скорости распространения сейсмических волн в веществе лунной поверхности напоминают скорости в сыре и отличаются от скоростей в веществе земных горных пород. Конечно, теперь мы понимаем, что это лишь совпадение. Отсутствие воды в лунных породах и их пористость в значительной степени понижают значения скорости сейсмических волн по сравнению с земными породами.
Можно обратить внимание и еще на одну аналогию, относящуюся к природе Луны. Средняя плотность Луны (3,34 г•см3) очень близка к плотности верхней мантии Земли (3,30--3,40 г•см3). Является ли это простым совпадением или это информация, имеющая глубокий генетический смысл? Действительно, многие ученые придерживаются гипотез происхождения Луны, согласно которым это сходство случайно. Но Джордж Дарвин полагал, что сходство в значениях плотности земной мантии и Луны дает ключ к разгадке происхождения Луны.
Прежде чем учёные увидели лунные камни, у них имелись три теории происхождения Луны, но не было возможности доказать правильность какой-либо из них. Одни считали, что новообразованная Земля вращалась настолько быстро, что сбросила с себя часть вещества, ставшую затем Луной. Другие предполагали, что Луна прилетела из глубин космоса и была захвачена силой земного тяготения. Третья теория состояла в том, что Земля и Луна образовались независимо, почти одновременно и примерно на одинаковом расстоянии от Солнца. Различия в химическом составе Земли и Луны указывают на то, что эти небесные тела вряд ли когда - либо составляли одно целое.
Сейчас ясно, что особое значение для понимания происхождения Луны имеют данные динамики Луны и ее геохимии, хотя эти области считаются далекими одна от другой.
Различия плотности планет были объяснены их различным окислительно-восстановительным состоянием. Большая часть данных, полученных до 1959 года, соответствовала этим выводам. Луна должна была зародиться в веществе, которое образовалось между орбитами Марса, Земли и Венеры, каков бы ни был способ происхождения -- захват, двойная планета или отделение. Низкая плотность Луны, указывающая на сильное обеднение железом относительно силикатов по сравнению с другими планетами, вполне позволяет предположить, что происхождение Луны единственно в своем роде, и что действительно она не является истинной планетой земной группы.
5.2 Состояние вопроса до исследования космическими аппаратами «Апполон»
До появления программы исследований, проводимых КА «Аполлон», наши познания о физических и химических свойствах Луны были настолько ничтожны, что нельзя было строить серьезных предположений. Однако мы располагали значительным количеством точных данных о динамических свойствах системы Земля -- Луна, и поэтому нет ничего странного в том, что в теориях того времени преобладали динамические представления.
5.3 Теория раскола (Гипотезы отделения и осаждения)
Теория раскола предполагает, что Луна изначально была частью Земли, но откололась от нее в ранний период истории Солнечной системы из-за быстрого вращения Земли. Однако здесь возникает столько проблем с точки зрения механики, что в наши дни мало кто принимает эту теорию всерьез.
Дарвин (Darwin, Tidal Friction and Cosmogony, 1908) разработал теорию, согласно которой Луна и Земля представляли сначала единое тело, вращающееся с периодом около четырех часов. Резонансное взаимодействие между свободно вращающимся исходным телом и солнечными приливами привело к образованию огромной приливной выпуклости. Создалась неустойчивость, и из мантии Земли было выброшено вещество, в результате чего образовалась Луна. Эта теория просто объясняет плотность Луны. Быстрая сегрегация металлического ядра понизила момент инерции и вызвала соответствующее увеличение скорости вращения, что привело к отрыву вещества от мантии. Согласно модели Рингвуда (Ringwood, Origin of the Moon. 1978, p. 961 - 963), избыточное количество движения было потеряно системой Земля -- Луна в результате разрушения и диссипации тяжелой примитивной атмосферы во время разрушительных катаклизмов приливного происхождения, которые непременно сопутствовали процессу раскола.
Главная проблема в гипотезе отделения заключается в крайне большом значении момента количества движения, которым по предположению Земля первоначально обладала в соответствии с периодом вращения около 2,5 ч. начальный период вращения протоЗемли составлял по эмпирическим данным около пяти часов. Но в этом случае угловой момент системы Земля-Луна должен был быть вдвое больше своего нынешнего значения (что следует из физического закона сохранения углового момента). Однако угловое движение системы Земля-Луна гораздо меньше. Теория раскола также предполагает, что орбита Луны должна находиться в экваториальной плоскости Земли. На самом же деле орбита Луны расположена под углом 28,5 градусов к экватору. Согласно Рингвуду, все планеты в момент образования имели скорость вращения, близкую к ротационной неустойчивости (периоды 1,4--3,4 ч), и значительная часть момента количества движения была, затем потеряна всеми протопланетными системами вследствие удаления большого количества газов. Однако следует допустить, что привлекаемые при этом физические процессы носят качественный характер и очень гипотетичны. Тем не менее нельзя окончательно отвергать возможность серьезной потери момента количества движения системой Земля -- Луна и другими планетами.
Главный момент гипотезы Дарвина в том, что Луна отделилась от Земли и могла быть сначала и в твердом, и в расплавленном состоянии. Рингвуд предложил гипотезу, согласно которой современное вещество Луны испарилось из Земли, вытянулось в виде диска и снова сконденсировалось с образованием кольца из планетезималей, которые затем коагулировали и образовали Луну.
Гипотеза «осаждения» была разработана в связи с одностадийной моделью формирования Земли. В одном из ранних вариантов этой гипотезы предполагалось, что силикаты селективно испарялись из подвергающегося аккреции металлического железа в течение быстрой аккреции Земли, протекавшей при высокой температуре. В последующих разработках гипотезы осаждения на первое место выступает прямое испарение внешней мантии после формирования ядра, причем необходимая тепловая энергия выделилась в результате быстрого образования ядра. В одностадийной модели формирование Земли сопровождалось потерей плотной, горячей первичной атмосферы, в которой испарившиеся силикаты, образующие теперь Луну, составляли лишь небольшую часть.
Предполагалось, что удаление первичной атмосферы было связано со следующими особенностями начального состояния Земли и рядом процессов:
1) высокой скоростью вращения Земли;
2) участием атмосферы во вращении Земли за счет гидромагнитных сцеплений или турбулентной вязкости;
3) интенсивным солнечным ветром во время прохождения Солнцем фазы Т-Тельца;
4) турбулентным перемешиванием атмосферы с газами Солнечной туманности, в результате чего в составе атмосферы увеличивалось содержание водорода и понижалась ее средняя молекулярная масса.
Сочетание всех этих процессов привело к диссипации плотной первичной атмосферы. При охлаждении происходило осаждение силикатных компонентов с образованием на земной орбите скоплений из планетезималей. Во время осаждения шло дальнейшее фракционирование, поскольку менее летучие компоненты осаждались первыми при сравнительно высоких температурах и близко к Земле, а более летучие осаждались при более низких температурах и на большом расстоянии от Земли. Силикаты, осаждающиеся при высоких температурах, могли бы, вероятно, образовать относительно крупные планетезимали, которые не могли увлекаться удаляющейся земной атмосферой. Однако более летучие компоненты, осаждающиеся при сравнительно низких температурах, образовали, по всей вероятности, мелкие частицы размером с микроны, в виде «дыма», который был захвачен атмосферой при ее диссипации и поэтому покинул систему Земля -- Луна. В последующем за счет аккреции из осажденного вещества кольца планетезималей, вращающихся вокруг Земли, образовалась Луна. В таком виде гипотеза осаждения представлялась на основе одностадийной модели происхождения Земли, предложенной Рингвудом. Наиболее серьезные проблемы связаны с возможностью удаления плотной первичной атмосферы после аккреции и требуемой для очень быстрой аккреции шкалой времени, которая необходима для создания очень высокой температуры во время последних стадий аккреции. Эти сложности снижают правдоподобность модели.
5.4 Гипотеза захвата
Вращение Луны вокруг Земли вызывает приливные явления на Земле, вследствие чего происходит диссипация энергии, главным образом в мелких морях. В результате этого некоторое количество движения передается Луне. Вращение Земли замедляется, а увеличившийся момент количества движения Луны требует, чтобы она отдалялась от Земли. Астрономическими наблюдениями установлена скорость, с которой замедляется в настоящее время вращение Земли и отдаляется Луна (примерно на 5 см в год).
Классические исследования приливной эволюции системы Земля -- Луна принадлежит Джорджу Дарвину, который рассчитал положение лунной орбиты в прошлом. Он показал, что Луна должна была быть ближе к Земле в прошлом, и заключил, что Луна изначально вращалась вокруг Солнца по своей собственной орбите и затем была "захвачена" земным притяжением.
Ещё одним привлекательным моментом гипотезы захвата было очень короткое время приливной эволюции, согласно которой Луна находилась очень близко к Земле всего лишь 2 млрд. лет назад.
По-видимому, существует общее согласие в том, что захват, по сути, исключительно маловероятное явление, даже если предположить наиболее благоприятную конфигурацию первоначальной орбиты Луны. Для этого Луна должна была бы находиться на орбите, очень близкой к земной, так, чтобы скорость взаимного приближения была очень низкой. В случае более отдаленного происхождения Луны, например, на орбите, простирающейся за пределы орбит Марса или Венеры, скорость сближения становится неприемлемо высокой, а вероятность захвата астрономически низкой.
Вследствие сильного разогрева Земли и больших приливных деформаций, которые должны были сопровождать столь значительное приближение Луны к Земле 2 млрд. лет назад, на Земле должна была сильно измениться периодичность приливных явлений, и предположение о постоянстве приливной диссипации в ее недрах должно быть неверным.
Согласно гипотезе захвата, Луна должна была вначале двигаться по гелиоцентрической орбите, подобной орбите Земли, и таким образом формироваться в зоне «питающей» аккрецию Земли. Значит, эта гипотеза не может объяснить недостаток железа на Луне или любое другое своеобразие состава Луны, установленное при выполнении программы КА «Аполлон». Если к этим серьезным недостаткам гипотезы добавить очень малую вероятность предполагаемого механизма по динамическим соображениям, то гипотеза происхождения Луны путем захвата (как целого планетного тела) представляется очень и очень слабой.
"Гипотезы, согласно которым Земля 'захватила в плен' уже сформировавшуюся Луну, больше не рассматриваются всерьез. Во-первых, они сталкиваются с серьезнейшими динамическими проблемами, во-вторых - не объясняют экзотическую геохимию Луны" (Gold, 1975, p.26).
Трудно даже представить, каким образом скорость движения Луны могла уменьшится настолько, чтобы "захват" ее Землею стал возможен. Но даже если бы ученым и удалось открыть этот механизм, главный вопрос - как образовалась Луна до захвата - оставался бы открытым.
5.5 Теория конденсации (Гипотеза двойной планеты и коагуляции)
Многие считают, что система Земля -- Луна очень похожа на систему двойных звезд, в которой оба тела образовались в непосредственной близости независимо друг от друга из срастающихся частиц пыли в конденсирующейся туманности и с самого начала вращались относительно друг друга. Фактически аналогия не так близка, потому что звезды образуются путем гравитационного сжатия главным образом газов, тогда как Земля и Луна, как принято считать, образовались за счет аккреции из твердых планетезималей.
В течение всего времени аккреции должен был существовать строгий баланс между скоростями изменения гравитационной и центробежной сил. Несомненно, наиболее вероятным результатом этого процесса является столкновение двух тел или отрыв одного от другого. Этот вариант гипотезы двойной планеты тоже маловероятен.
Идея эта, однако, встречает на своем пути множество непреодолимых трудностей: в экспериментальных условиях силикатные частицы при столкновении почти всегда - даже на малых скоростях - имеют тенденцию к распаду на более мелкие фрагменты, а вовсе не к сращиванию. Нетрудно убедиться, что процесс конденсации, способный вовлечь достаточно большое количество вещества, должен был начаться с объекта, равного Луне по размеру. Конечно же, такой процесс никак не может объяснить происхождение самой Луны!
Более правдоподобный вариант этой гипотезы разработала Рускол. При аккреции Земли из планетезималей, находящихся на гелиоцентрических орбитах, существенное их количество подвергалось неупругим столкновениям вблизи Земли и перешло на геоцентрические орбиты. Целый рой геоцентрических планетезималей превратился в околоземное кольцо из вещества, по массе равного 0,01--0,1 массы Земли. Кольцо сохраняло дисперсное состояние из-за соударений с поступающими на Землю планетезималями, что сопровождалось дроблением планетезималей. Когда поток планетезималей стал меньше некоторого критического значения, кольцо быстро ско-агулировало и образовалась Луна.
Следует отметить, что образовавшаяся таким образом Луна вращалась, по-видимому, первоначально в плоскости земного экватора (как и в случае образования Луны путем отделения от земной мантии). Однако расчеты, основанные на приливном взаимодействии, показали, что орбита Луны должна была быть существенно наклонена к земному экватору в период, когда Луна была на расстоянии менее 10 земных радиусов, что часто приводится как возражение гипотезам коагуляции и отделения. Однако, можно привести возражения, так как этот вывод следует из предположения, что эволюция Земли -- Луны была по своей природе исключительно эволюцией двух тел. Наклон орбиты Луны мог быть вызван различными факторами, например, падением на Луну или Землю после завершения их формирования одной или более крупных планетезималей.
Основной недостаток гипотез двойной планеты и коагуляции состоит в невозможности объяснить, почему при образовании Луны и Земли из единого облака, состоящего из частиц силикатов и железа, Луна оказалась так сильно обеднена металлическим железом. Физические процессы, используемые до сих пор для объяснения, гипотетичны и носят качественный характер. "Ни одна из теорий происхождения Луны не имеет преимущества перед остальными. Проблема в том, что у нас слишком много предположений и слишком мало фактов. Все это происходило настолько давно, что ни одну из гипотез невозможно проверить". (Gold, 1975)
5.6 Новая теория
Не так давно возникла четвёртая теория, которая и принята сейчас как наиболее правдоподобная. Эта гипотеза гигантского столкновения. Основная идея состоит в том, что, когда планеты, которые мы видим теперь, только ещё формировались, некое небесное тело величиной с Марс с силой врезалось в молодую Землю под скользящим углом. При этом более легкие вещества наружных слоёв Земли должны были бы оторваться от неё и разлететься в пространстве, образовав вокруг Земли кольцо из обломков, в то время как ядро Земли, состоящее из железа, сохранилось бы в целости. В конце концов, это кольцо из обломков слиплось, образовав Луну.
Теория гигантского столкновения объясняет, почему Земля содержит большое количество железа, а на Луне его почти нет. Кроме того, из вещества, которое должно было превратиться в Луну, в результате этого столкновения выделилось много различных газов - в частности кислород.
5.7 Обобщение
До настоящего времени еще не существует общего единого мнения о происхождении Луны. Возможно, что наиболее вероятной теорией, опирающейся на анализ динамики системы Земля -- Луна, является некоторый вариант гипотезы Рускол о двойной планете и коагуляции, однако, перед ней стоят неразрешимые геохимические проблемы. То же относится к гипотезам захвата (с разрушением или захвата целой Луны). Кроме того, последняя гипотеза совершенно невероятна по динамическим соображениям.
Главное доказательство гипотезы о происхождении Луны из мантии Земли, которое опирается на интерпретацию геохимии сидерофильных и летучих элементов, было опубликовано не так давно, поэтому ученые, придерживающиеся другого мнения, не располагали еще временем для критической оценки предлагаемой гипотезы.
Тем не менее, здесь приведены некоторые доказательства. Можно полагать, что между предлагаемой гипотезой происхождения Луны и гипотезой дрейфа континентов, появившейся в середине 50-х годов, существует некоторая аналогия. В указанные годы на основе палеомагнитных данных, было показано, что в прошлом континенты перемещались один относительно другого на тысячи километров по сравнению с их положением в настоящее время. Эти данные и интерпретация их отвергались многими учеными, специалистами по Земле, в первую очередь из-за невозможности представить себе механизм, вызывающий дрейф континентов. В течение следующих десяти лет появились новые способы доказательств, возникли новые концепции, и теория тектоники плит, которая объясняет и специфический механизм смещения континентов, оказалась принятой практически всеми.
В случае Луны геохимические данные однозначно требуют, чтобы Луна тем или иным способом произошла из мантии Земли после формирования ядра. Неясным остается вопрос о механизме образования Луны, несмотря на успехи в понимании явлений, сопровождающих падения крупных планетезималей в земную мантию, что дает некоторые основания для оптимизма. По крайней мере, в настоящее время вопрос о механизме не выглядит столь трудноразрешимым, как казался большинству ученых -- специалистов в области наук о Земле в 1956 году вопрос о дрейфе континентов.
Привлекательной чертой предлагаемой гипотезы происхождения Луны является то, что ее можно в принципе проверить и оценить с помощью новых данных, используя современные научные методы и оборудование.
6. Исследование Луны
Первым человеком, посмотревшим на Луну в телескоп, был Галилей. Ему же, соответственно, принадлежит и открытие лунных гор и кратеров.
Вполне естественно, что Луна, как ближайшее к Земле небесное тело, стала первым объектом, к которому направились космические аппараты.
Луна начала изучаться автоматическими станциями еще до появления человека в космосе. 4-го октября 1959-го года советская автоматическая станция "Луна 3" впервые сфотографировала обратную сторону Луны, на которой почти не оказалось морей. Советская же станция "Луна 9" 31-го января 1966-го года первой совершила удачную мягкую посадку на Луну в Океане Бурь, западнее кратеров Рейнер и Марат. Были произведены снимки Луны с разных высот и круговая панорама на самой поверхности. "Луна 10" первой стала искусственным спутником Луны 3 апреля 1966-го года, оставаясь им в течение 57-ми дней. Другая советская станция "Луна 16 "первой доставила образцы лунного грунта на Землю 24-го сентября 1970-го года. Станцией "Луна 17", запущенной 10-го ноября 1970-го года, на Луну был доставлен самоходный аппарат "Луноход 1", представлявший собой комплексную лабораторию. Аппарат проделал по поверхности спутника Земли путь длиною 10 540 метров. "Луноход 2" был доставлен 16-го января 1973-го года станцией "Луна 21". По восточному краю Моря Ясности самоходный аппарат прошел маршрут, протяженностью 37 км. Последней "Луной" была "Луна 24", в августе 1976-го года доставившая на Землю двухметровую колонку лунного грунта. 4 отечественных станции типа "Зонд" проводили разнообразные исследования в окололунном пространстве и возвращались на Землю.
Американцы отправили к Луне около 30 аппаратов. 4 первых "Пионера" неизменно друг за другом в августе-декабре 1958-го года отклонялись от расчетных траекторий и не выполняли поставленных задач. С 1962-го по 1965-й годы к Луне были направлены семь аппаратов "Рейнджер", три из которых достигли-таки Луны и передали фотоснимки поверхности. С 1966-го по 1968-й годы на орбиту вокруг нашего естественного спутника были выведены пять станций "Лунар-Орбитер" и две станции "Эксплорер". Для посадки на Луну проводились в то же время запуски семи аппаратов "Сервейр". Кроме того, были запущены 17 "Аполлонов", 6 из которых доставили на Луну астронавтов, проведших там уникальные исследования. Первым человеком на Луне стал Нил Армстронг, командир "Аполлона 11". После 74-го года изучение Луны почти прекратилось. В 1994-м, однако, американский аппарат "Климентина" возобновил исследования нашего спутника, сделав, в том числе, около 3 млн. фотографий и предположительно открыл на Луне воду.
Заключение
С самого начала цивилизации происхождение Земли и Луны было предметом постоянного теоретического и практического исследований. Этот вопрос относится к наиболее дискуссионным научным проблемам, охватывая различные области науки, привлекая внимание философов, астрономов, математиков, геологов, химиков и физиков. Появилось так много разнообразной литературы, что отдельные лица не в состоянии её полностью охватить. Поэтому любой человек, который пытается синтезировать материал в этой области знаний, неизбежно оказывается ограниченным рамками той дисциплины, в которой он работает. Большинство астрономических явлений, прежде всего, определяется гравитационными и магнитными полями, а также ядерными взаимодействиями, но формирование Солнечной системы происходило при таком режиме давления и температуры, при котором химические свойства вещества, по меньшей мере, так же важны, как гравитационные и магнитные поля.
Метеориты имеют большое значение для получения данных о химических условиях в первоначальной Солнечной туманности, о процессах химического фракционирования, которые имели место во время формирования планет земной группы. Многочисленные детальные физическое, химические и минералогические исследования метеоритов вскрыли очевидность событий, происходивших в Солнечной системе во время и вскоре после её формирования, около 4,5 млрд. лет назад.
Список использованной литературы
1. Зигель Ф.Ю. Путешествие по недрам планет. - М.: Недра, 1988. - 220 с.
2. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли, Луны и планет. М., «Знание», 1973. 64 с. (Новое в жизни, науке, технике. Серия «Космонавтика. Астрономия» 2 ).
3. Павлинов В.Н., Соколовский А.К. Структурная геология и геологическое картирование с основами геотектоники. Основы общей геотектоники и методы геологического картирования: Учеб. Для вузов. - М.: Недра, 1990. - 318 с.
4. Рингвуд А.Е. Происхождение Земли и Луны: пер. с англ. - М.: Недра, 1982.293 стр. - Пер. изд.: США, 1979.
5. Якушова А.Ф., Хаин В.Е., Славин В.И. Общая геология. - М.: Изд - во МГУ, 1988. - 448с.
6. Журнал «Природа», 2004, №3, Академиздатцентр «Наука» РАН
Приложение 1
Фотография, сделанная одной из станций слежения Сети изучения дальнего космоса (DCN)
Рис.
Приложение 2
Таблица. Названия лунных поверхностей
|
Русские названия |
Латинские названия |
|
|
Горы Алтай |
Montes Altai |
|
|
Горы Альпы |
Montes Alpes |
|
|
Горы Апенины |
Montes Apenninae |
|
|
Горы Кавказ |
Montes Caucasus |
|
|
Горы Карпаты |
Montes Carpates |
|
|
Горы Пиренеи |
Montes Pyrenaee |
|
|
Горы Тенерифе |
Montes Teneriffe |
|
|
Залив Зноя |
Sinus Aestuum |
|
|
Залив Радуги |
Sinus Iridum |
|
|
Залив Росы |
Sinus Roris |
|
|
Море Влажности |
Mare Humorum |
|
|
Море Дождей |
Mare Imbrium |
|
|
Море Изобилия |
Mare Foecundidatis |
|
|
Море Нектара |
Mare Nectaris |
|
|
Море Облаков |
Mare Nublum |
|
|
Море Опасностей (Кризисов) |
Mare Crisium |
|
|
Море Паров |
Mare Vaporum |
|
|
Море Спокойствия |
Mare Tranquilitatis |
|
|
Море Холода |
Mare Frigoris |
|
|
Море Ясности |
Mare Serenitatis |
|
|
Мыс Геркулеса |
Cap Heraclides |
|
|
Мыс Лапласа |
Cap Laplace |
|
|
Озеро Сновидений |
Lacus Somniorum |
|
|
Океан Бурь |
Oceanus Procellarum |
|
|
Центральный Залив |
Sinus Medii |
Приложение 3
Таблица. Названия морей, заливов, озёр и болот на видимой стороне Луны
|
Океан Бурь |
Oceanus Procellarum |
|
|
Море Дождей |
Mare Imbrium |
|
|
Море Спокойствия |
Mare Tranquillitatis |
|
|
Море Островов |
Mare Insularum |
|
|
Море Холода |
Mare Frigoris |
|
|
Море Изобилия |
Mare Fecunditatis |
|
|
Море Ясности |
Mare Serenitatis |
|
|
Море Облаков |
Mare Nubium |
|
|
Море Кризисов |
Mare Crisium |
|
|
Море Влажности |
Mare Humorum |
|
|
Море Смита |
Mare Smythii |
|
|
Залив Росы |
Sinus Roris |
|
|
Море Нектара |
Mare Nectaris |
|
|
Море Познанное |
Mare Cognitum |
|
|
Озеро Вечности |
Lacus Temporis |
|
|
Озеро Сновидений |
Lacus Somniorum |
|
|
Море Краевое |
Mare Marginis |
|
|
Море Паров |
Mare Vaporum |
|
|
Озеро Весны |
Lacus Veris |
|
|
Залив Центральный |
Sinus Meridiani |
|
|
Залив Зноя |
Sinus Aestum |
|
|
Залив Радуги |
Sinus Roris |
|
|
Залив Любви |
Sinus Amoris |
|
|
Болото Эпидемий |
Palus Epidemiarum |
|
|
Море Гумбольдта |
Mare Humboldtianum |
|
|
Озеро Суровости |
Lacus Asperitatis |
|
|
Залив Согласия |
Sinus Concordiae |
|
|
Море Волн |
Mare Undarum |
|
|
Болото Гниения |
Palus Putredinis |
|
|
Озеро Смерти |
Lacus Mortis |
|
|
Озеро Превосходства |
Lacus Excellentiae |
|
|
Озеро Благоговения |
Lacus Tumoris |
|
|
Море Пены |
Mare Spumans |
|
|
Море Змеи |
Mare Anguis |
|
|
Озеро Печали |
Lacus Doloris |
|
|
Озеро Радости |
Lacus Gaudii |
|
|
Залив Славы |
Sinus Honoris |
|
|
Залив Лунника |
Sinus Lunicus |
|
|
Залив Успеха |
Sinus Successus |
|
|
Озеро Счастья |
Lacus Felicitatis |
|
|
Озеро Нежности |
Lacus Lenitatis |
|
|
Озеро Надежды |
Lacus Spei |
|
|
Залив Верности |
Sinus Fidei |
|
|
Озеро Ненависти |
Lacus Odii |
|
|
Озеро Настойчивости |
Lacus Perseverantiae |
|
|
Озеро Зимы |
Lacus Hiemalis |
Приложение 4
Таблица. Формы рельефа, встречающиеся на Луне
|
Тип образований Рус.\Лат. |
Определение |
|
|
Болото\ Palus |
Пониженная область, менее тёмная, чем море |
|
|
Борозда\Rima |
Длинная, узкая, неглубокая линейная депрессия |
|
|
Горы\ Mons |
Крупная возвышенность |
|
|
Гряда\ Dorsum |
Линейная возвышенность неправильной формы |
|
|
Долина\ Vallis |
Извилистая ложбина |
|
|
Залив\ Sinus |
Часть моря, вдающаяся в материк |
|
|
Кратер\ Crater |
Кольцевая депрессия, окруженная валом |
|
|
Море\ Mare |
Тёмная пониженная область |
|
|
Мыс\ Promontorium |
Часть материка, вдающаяся в море |
|
|
Озеро\ Lacus |
Тёмная пониженная область меньших размеров |
|
|
Океан\ Oceanus |
Обширная тёмная пониженная область |
|
|
Равнина\ Planitia |
Ровная низменная область |
|
|
Сброс\ Rupes |
Уступо- или обрывообразная форма |
|
|
Цепочка\ Catena |
Цепочка кратеров |
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Единственный естественный спутник Земли – Луна, местоположение и внутреннее строение. Характеристика лунной поверхности. Вопрос об образовании кратеров, вулканическая и метеоритная теории. Лунные затмения, влияние спутника на приливы и отливы на Земле.
презентация [1,8 M], добавлен 03.12.2011Общие сведения о Луне, особенности ее поверхности. Лунные моря - огромные кратеры, возникшие в результате столкновений с небесными телами, которые были позже затоплены жидкой лавой. Вращение Луны вокруг своей оси и Земли. Причины солнечного затмения.
презентация [1,6 M], добавлен 22.03.2015Луна в мифологии народов мира. Содержание теорий, объясняющих формирование земного спутника. Строение коры Луны, характеристика ее атмосферы и состав горных пород. Особенности рельефа лунной поверхности, основные фазы Луны и история ее исследования.
реферат [521,3 K], добавлен 21.10.2011Особенности вида Земли с Луны. Причины возникновения кратеров (районов с неровным ландшафтом и горными хребтами) на поверхности Луны - падения метеоритов и вулканические извержения. Функция советских автоматических станций "Луна–16", "Луна–20", "Луна–24".
презентация [121,6 K], добавлен 15.09.2010Луна - космический спутник Земли, строение: кора, мантии (астеносферы), ядро. Минералогический состав лунных пород; атмосфера, гравитационное поле. Характеристика поверхности Луны, особенности и происхождение грунта; сейсмические методы исследования.
презентация [665,8 K], добавлен 25.09.2011Характеристика Луны с точки зрения единственного естественного спутника Земли, второго по яркости объекта на земном небосводе. Сущность полнолуния, затмения, либрации, геологии Луны. Лунные моря как обширные, залитые некогда базальтовой лавой низины.
презентация [1,7 M], добавлен 20.11.2011Гипотеза о возникновении Луны – естественного спутника Земли, краткая история ее исследования, основные физические данные о ней. Связь фаз Луны с её положением относительно Солнца и Земли. Лунные кратера, моря и океаны. Внутреннее строение спутника.
презентация [1,8 M], добавлен 07.12.2011Сущность видимого движения Луны. Солнечные и лунные затмения. Ближайшее к Земле небесное тело и её естественный спутник. Характеристика поверхности Луны, происхождение грунта и сейсмические методы исследования. Взаимосвязь между Луной и приливами.
презентация [924,1 K], добавлен 13.11.2013Составление трехмерных карт поверхности Луны по программе NASA World Wind. Этапы поиска воды на естественном космическом спутнике Земли, алгоритмы обработки информации. База данных информационной справочной системы номенклатуры лунных образований.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 17.05.2011Исследования естественного спутника Земли - Луны: докосмический этап, изучение автоматами и людьми. путешествия от Жуля Верна, физиков и астрономов до аппаратов серий "Луна", "Сервейер". Исследования роботов-луноходов, высадка людей. Магнитная аномалия.
дипломная работа [34,5 K], добавлен 14.07.2008
