Ученые давно не могут объяснить особенности формы Луны. Группа сотрудников университета Калифорнийского университета предположили, что общую форму спутника Земли можно объяснить, если принять во внимание приливно-отливные эффекты, действовавшие в ранний период существования Луны. Результаты работы опубликованы на вебсайте Nature.com.
Около 4 млрд лет назад, пока Луна остывала и отвердевала, результаты влияния приливных и вращательных сил застыли. Идея застывшего приливно-вращательного утолщения была описала еще в 1898 году. «Представьте себе вращающийся шар, наполненный водо - он будет более плоским на полюсах и утолщенным на экваторе, — объясняет Иан Гаррик-Бетел, ведущий автор. — Кроме того, следует учесть волны, возникающие из-за гравитационного притяжения Земли, и все это вместо дает эдакую лимонообразную форму, где длинная ось направлена на Землю».
Но этот процес сам по себе не может объяснить нынешнюю форму спутника. В своей новой работе ученые инкорпорировали в свой анализ и другие приливные эффекты. Также они учли большие кратеры, составляющие одну из особенностей топографии Луны, в сравнении с ее гравитационным полем.
Дело в том, что процесс анализа общей формы Луны затрудняется большими морями и кратерами, возникшими в результате столкновений в большими космическими объектами, деформировавшими кору Луны. «Когды мы попытались проанализировать форму Луны с помощью сферических гармоник, то такие кратеры оказались своего рода пробелами в данных, — говорит Гаррет-Бетел. — Мы потратили немало сил на то, чтобы учесть их влияне в своем анализе».
результаты работы показывают, что вариации толщины лунной коры объясняется приливным разогревом в ходе формирования этого небесного тела, а остальные особенности соответствуют влиянию, которое должен был оказать эффект застывшего приливно-вращательного утолщения, сформировавшегося позже.
Ранее были описаны эффекты приливного растяжения и разогрева лунной коры примерно 4,4 млрд лет назад, когда затвердевшая лунная кора плавала на океане раплавленного камня. Приливной разогрев по идее должен был привести к утоньшению коры на полюсах и утолщению в областях, ориентированных на Землю. В этой работе делается вывод, что приливной разогрев и приливно-вращательная деформация сходным образом повлияли на окончательную форму Луны — похожую на лимон, с утолщениями на стороне, обращенной к Земле и на противоположной стороне. При этом два процесса оставили различные характерные следы в гравитационном поле Луны. Поскольку кора легче, чем находящаяся под ней мантия, гравитационные сигналы показывают варации в толщине коры, ставшие результатом приливного разогрева.
Кроме того, исследователи обнаружили, что общее гравитационное поле Луны более не соответствует ее топографии, как оно было бы, если бы приливные утолщения застыли. основная ось общей формы спутника (длинная ось лимона) отклоняется от основной гравитационной оси на 34°.
«Мы больше не видим сторону Луны, которая была обращена к Земле в доисторические времена, — рассказал Гаррик-Бетел. — Изменения в распределении массы сместили ориентацию Луны. В результате возникновения кратеров были удалены определенные массы, кроме того, происходили внутренние изменения, вероятно, в период вулканической активности Луны».
Подробности этих процессов и время, когда они происходили, до конца не ясны. Но по мнению авторов, новые исследования могут пролить свет на раннюю историю спутника Земли. Следует также отметить, что новая гипотеза не объясняет топографические различия между этой и обратной сторонами Луны.
Фото: Gregory H. Revera, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
