Михаил Шевченко. Луна. Наблюдая за самым знакомым и невероятным небесным объектом. М.: АСТ, 2020. Содержание
Для тех, кто свалился с Луны
Сегодня человечество намерено колонизировать Луну и даже Марс, используя для строительства кровь, пот, слезы и другие физиологические жидкости астронавтов. Приснопамятный Дональд Трамп в прошлом году и вовсе заявил о необходимости «приватизации» Соединенными Штатами лунных «прерий».
А были времена (пару веков назад), когда независимые СМИ всерьез писали, что на Луне живут селениты — существа чрезвычайно высокого роста с окладистыми бородами и широкими крыльями за могучими спинами.
Вот они:
Источник: рисунок из книги, с.55
Говорят, что когда шестилетнего сына Майкла Коллинза, третьего участника экспедиции «Аполлон-11», спросили, осознает ли он, что его папа вошел в историю, тот ответил: «Да!». Но тут же переспросил: «А что такое история?»
Хороший вопрос. Это то, что происходит между разговорами о селенитах и изготовлением марсианских стройматериалов из естественных отправлений космонавтов (можно взять и другие точки отсчета). Событий — великое множество, наиболее грандиозные из них записываются и остаются в памяти, потом случается, что записи корректируют, потом могут повторить процесс — главное, чтобы всем было интересно.
Книга кандидата физико-математических наук Михаил Шевченко представляет собой иллюстрированный атлас с подборкой таких историй. Здесь есть и астрономические сведения, и исторические экскурсы, и хронология научных изысканий (например, расписанные по годам вехи лунной гонки СССР и США с 1958-го по 2020-й). История взаимоотношений человечества с Луной в принципе довольно богата: она включает и историю изучения Луны разными странами, и мифологические сюжеты, и культурологические отсылки, и религиоведческие примеры, и даже рассказы об инновационных продуктах разного рода стартапов, оказывающих ритуальные лунно-космические услуги. Есть и уже и первый похороненный на Луне человек — американский геолог и планетолог Юджин Шумейкер.
Капсула для транспортировки кремированных останков на Луну
В кого такой вырос?
Продолжая тему увековечивания, скажем, что отпечатки советских и китайских луноходов, равно как и ботинок американских астронавтов в лунном грунте, останутся нетронутыми на тысячи и миллионы лет, если только падение какого-нибудь метеорита не разрушит их. При этом сама лунная пыль чрезвычайно острая и прилипчивая — последним своим свойством она напоминает мокрый песок. Этот рыхлый материал состоит из перемешанных и неоднократно переплавленных от ударного воздействия обломков лунных пород, минералов и метеоритов. Он покрывает поверхность Луны неровным слоем толщиной от 1 до 15 м. Астронавты NASA, например, готовясь к будущим полетам, всерьез озабочены тем, как им защититься от лунной пыли: мельчайшие частицы портят скафандры, а если каким-то образом попадут в легкие, то могут повредить и их.
Луна удивительна еще и своими параметрами. Ее диаметр немногим более ¼ диаметра Земли. Луна по массе всего в 81 раз меньше нашей планеты. Такого исполинского спутника нет у большинства планет Солнечной системы (поэтому систему Земля — Луна даже называли двойной планетой). Земля уступает только Плутону. У него четыре маленьких спутника и один большой — Харон, который вполовину меньше своей планеты.
В остальном примерно так: Тритон (спутник Нептуна) меньше своей планеты в 700 раз. У Меркурия и Венеры спутников нет, у Марса — два малыша, Фобос и Деймос, «страх» и «ужас» соответственно. У самой крупной планеты Солнечной системы — Юпитера — 67 известных спутников, но размер 51 из них в поперечнике менее 10 км — это практически щебень. У Урана 27 спутников, крупнейших из них (Титания) — менее 1600 км в поперечнике. Крупнейший спутник Юпитера Ганимед — меньше его размеров в соотношении примерно 1/30. У Сатурна 150 лун, среди которых и маленькие, и большие, а еще сложная система колец. Однако самая крупная луна Сатурна — Титан — в 20 раз меньше центрального тела.
Оторвалось или расплескалось?
Так откуда у Земли такой невозможный спутник? Существует теория, согласно которой Луна образовалась в результате катастрофы — эту теорию иллюстрирует так называемая модель ударного формирования Луны. На раннем этапе своего становления Земля была примерно на 10% меньше, пока в нее не врезалось тело размером примерно с Марс (это тело еще называют Тейей). При столкновении Тейя «расплескала» вокруг колоссальное количество вещества — расплавленного камня в виде капель и шариков самых разных размеров, многие из которых, остыв, начали сливаться. Часть этих ошметков соединилась с Землей, и она увеличилась. Другая часть слипшейся субстанции сформировало в итоге Луну.
Есть и другая теория катастроф, в каком-то смысле противоположная истории столкновения с Тейей. Ее в XIX веке предложил сын Чарльза Дарвина, астроном и математик Джордж Гордон Дарвин. На начальном этапе своей жизни Земля, будучи молодой и горячей, вращалась так быстро, что ее часть под воздействием центробежной силы отделилась и вылетела в космос. Якобы остался и шрам на теле Земли — это Тихий океан (правда, сегодня уже известно, что лунные породы намного старше океанических пород Тихого океана).
Согласно более прозаичной теории, Луна, как и другие космические объекты, сформировалась из газопылевого облака в период формирования Солнечной системы. Оно постепенно сгущалось, стягивая вместе мелкие куски материи.
Примечателен и состав Луны. На ранних этапах формирования Солнечной системы разные тела концентрировались на разных расстояниях от центра. Тела с большей массой держались ближе к Солнцу, более легкие относило на край облачного диска. Поэтому внутренние планеты (они же планеты земной группы или теллурические планеты) в итоге состоят из каменных пород и железо-никелевого ядра, а внешние представляют собой в основном газ и лед (то есть тот же газ, но охлажденный до замерзания).
Так вот, если предположить, что Земля и Луна сформировались примерно на схожем расстоянии от Солнца, то в их составе должны присутствовать сходные породы в сходных пропорциях. Однако железное ядро Луны намного меньше земного. А доля железа в составе Земли в восемь раз больше, чем на Луне.
Там, где не бывает сумерек и звуков
Основная форма лунного рельефа — кратеры (хотя есть и равнины, и горы, и разломы). Кратеры имеют чашеобразную форму, поскольку большинство из них образовалось в результате интенсивной бомбардировки астероидами и метеоритами. Считается, что это происходило около 3,9 млрд лет назад. Таким же образом на Луне образовались и моря, которым человек дал названия: Море Облаков, Море Дождей, Море Ясности, Море Влажности, Море Змеи, Море Кризисов, Море Гумбольдта.
Размеры морей — от 200 до 2000 км. Они обрамлены горными цепями, возвышающимися иной раз на 5-6 км. В них нет воды (ее не может быть на Луне в жидком виде, так как для этого требуется достаточно большое давление). Лунные моря — это гигантские низменности, заполненные застывшей лавой, состоящей из базальтов (магматических горных пород).
Есть на Луне и озера, и заливы, и даже болота (последних известно три — Болото Гниения, Болото Сна и Болото Эпидемий).
Атмосфера Луны — крайне разреженная газовая оболочка, в 10 трлн раз менее плотная, чем у Земли (проще считать, что атмосферы на Луне нет). Значит, нет и воздуха, который выступал бы проводником звука. Поэтому мощнейший взрыв на Луне произойдет в полной тишине.
На Луне не бывает сумерек. После захода Солнца мгновенно наступает ночь — так же, как если выключить свет в комнате. В лунный полдень температура поднимается до +130 °С. Как только Солнце уходит за горизонт, поверхность остывает до -170 °С.
«Отсутствие атмосферы приводит к огромным перепадам температуры не только ото дня к ночи, но даже днем. <...> В декабре 2013 года на Луну прибыл китайский луноход „Юйту”. Первые четыре дня он стоял на месте. Так вот, Солнце нагрело его освещенную сторону до температуры выше +100 °С, а теневая сторона аппарата показывала отрицательную температуру. При этом размеры лунохода — полтора метра в длину, метр в ширину и чуть более метра в высоту».
***
Последним событием советского-американской лунной гонки был запуск нашей межпланетной станции «Луна-24», которая доставила на Землю 170 г реголита, взятого с глубины 2 м. Это было в 1976 году. После этого интерес к дорогостоящим и трудозатратным космическим проектам политики утратили на 13 лет.
Сегодня Россия готовит к запуску «Луну-25», посадочный аппарат которой будет исследовать поверхность спутника в районе лунного южного полюса. Также в планах — международный проект по установке на Луне российско-китайской сети из 8–10 геофизических станций. Процесс может начаться уже в 2026 году. Планы на более отдаленную перспективу — строительство на Луне долговременной обитаемой базы.
Есть уже и предложения (не нам судить, насколько они рациональны) о том, чтобы «выпустить воздух» не на саму Луну, а в какие-то естественные или искусственные полости под ее поверхностью, что должно защитить от космической радиации и «выдувания» атмосферы солнечным ветром.
Кроме лунных проектов, другие космические предприятия сегодня тоже в чести. Американцы к 2023 году собираются построить первый космический завод, где планируют производить медикаменты, оптоволоконные кабели и осваивать 3D-печать искусственных органов — все это требует технологий, лучше всего работающих в условиях невесомости. Они, например, отлично подходят для печати трубчатых и полых органов, таких как сосуды, уретра, мочевой пузырь и сердце. На Земле такого не провернешь. А Китай обдумывает проект огромного космического корабля, сборка которого будет проходить прямо на орбите, поскольку такой гигант будет слишком тяжелым, чтобы вывести его в космос в собранном виде.
Жить становится все интереснее. А вот плохо это или хорошо — вопрос риторический.