Луна

Раздел: Научно-популярная литература

Откуда же взялись лунные цирки? Как образовались эти удивительные кольцевые горы и впадины разных размеров?

Это чрезвычайно оригинальные образования. На Земле мы не знаем подобных кольцевых гор. Во всяком случае ни один вулканический кратер на Земле не может быть сравнен по размерам даже с небольшим лунным цирком. Да на Земле нет и тысячной части того количества вулканических кратеров, какое имеется на Луне.

Однако не исключена возможность, что и на Ьемле были столь же мощные цирки, как и на Луне.

Наши представления относительно строения больших лунных кольцевых гор еще очень ограничены. Мы их рассматриваем только «сверху». Уже одно это обстоятельство несколько осложняет наши представления о строении лунных образований; а их строение к тому же весьма сложно.

Мелкие детали на Луне скрадываются, не выходят даже на самых лучших фотоснимках. Многих из этих деталей не улавливает и самый острый, опытный глаз, вооруженный сильнейшим телескопом. Кроме того, и характер тех или иных наблюдаемых деталей понять далеко не всегда возможно.

Одна из гипотез образования цирков и кратеров на Луне допускает, что на поверхность Луны, когда она еще не остыла, вырывались из ее недр горячие пары и газы. Они прорывали в незастывшей еще коре отверстия и набрасывали кольцевидные валы по краям. Такова гипотеза Гука современника Ньютона; он пытался подтвердить ее опытами с кипящим алебастром, причем нечто напоминающее лунные цирки и кратеры ему удавалось получать в своих опытах.

Но против этого весьма простого и кажущегося исчерпывающим объяснения сейчас же возникают возражения: какая же вязкость должна была быть у веществ лунной поверхности, чтобы в результате внутренних процессов могли образоваться колоссальные «пузыри» подчас в сотни километров в поперечнике? Невероятность появления таких гигантских пузырей на поверхности не- остывшей еще Луны лишала гипотезу Гука достаточной обоснованности.

Однако вопрос о вулканической деятельности на Луне как о причине образования ее цирков и кратеров не потерял своего значения. Были предложены и другие гипотезы подобного рода.

Лучшая из всех вулканических гипотез несомненно та, которая была предложена покойным профессором геологии Московского государственного университета, акад. А. П. Павловым.

Акад. А. П. Павлов полагает, что большие лунные цирки и кратеры надо сравнивать не с вулканами, а с гигантскими озерами из раскаленной лавы. На поверхности Земли такое лавовое озеро имеется, — правда, озеро незначительных размеров: это— кратер Килауэа на одном из Гавайских островов в Великом океане.

В лавовом озере Килауэа происходят по временам замечательные изменения. Иногда уровень лавы в озере сильно понижается. Наоборот, в 1540 г., например, кратер Килауэа наполнился лавой до краев, а в 1832 г. лава даже изливалась из озера. Совсем недавно—6 сентября 1934г.— началось новое извержение. Лава изливалась мощным каскадом. Застывая на валу, лава увеличивает его высоту.

Если бы поверхность лавы озера Килауэа застыла, оно стало бы напоминать лунный цирк, только сравнительно небольших размеров (окружность озера Килауэа — 12 км) и с невысоким кольцевым валом.

Таким образом, лавовое озеро Килауэа может известным образом объяснить образование лунного цирка кольцевидной формы с невысоким валом.

Происхождение лунных цирков, по мнению акад. А. П. Павлова, можно вполне уподобить образованию гигантских лавовых озер, подобных Килауэа. Некогда лава в этих гигантских озерах периодически подымалась и опускалась, часто из них выливаясь и образуя вокруг них мощные кольцевые валы. Если подобные явления происходили много раз и в большом масштабе, то .можно допустить образование на Луне действительно гигантских цирков.

Таким образом, согласно теории акад. А. П. Павлова, лунные цирки образовались в результате подъема из недр Луны раскаленной лавы. При этом сначала происходило расплавление какой-нибудь части лунной поверхности, затем образование в этом очаге плавления круглых лавовых озер и, наконец, постепенное образование кольцевых валов вокруг них.

Цирк Варгентин (он находится немного южнее цирка Шиккард в юго-восточной части Луны, почти у самого ее края) является типичной «столовой» горой, т.е. горой с совершенно плоской вершиной, имеющей округлую форму. С точки зрения гипотезы акад. А. П. Павлова, происхождение Варгентина объясняется весьма просто; сначала образовалось, как и в других случаях, лавовое озеро, а затем лава поднялась до краев окружающего вала. Она заполнила все пространство внутри вала и в таком положении застыла. Вследствие этого и образовалась круглая гора с совершенно плоской вершиной.

Правда, гора Варгентин является единственной в своем роде на поверхности Луны. Но это, очевидно, говорит лишь о том, что главным образом происходило образование цирков из лавовых озер с валами вокруг них, причем лава до краев не поднималась.

Большая часть геологов последнего времени, во главе со знаменитым Э. Зюссом, высказывались в пользу чисто вулканического происхождения лунных цирков и кратеров. Зюсс один из первых дал очень простое и приемлемое объяснение также и больших низин на Луне, называемых лунными «морями». Вот к чему оно сводится.

Начало образования лунного рельефа-по этой теории относится к тому времени, когда Луна, в начальной стадии своей жизни, как отдельное небесное тело, остывая, уже покрывалась шлаковой оболочкой, корой. Внутри она была сильно раскалена. Температура этой большой массы не являлась равномерной. В тех или иных ме- с rax лунной поверхности, уже представлявшей собой сравнительно тонкую кору, благодаря даже небольшому повышению температуры, мог происходить процесс новой переплавки уже отвердевших шлаковых масс. В результате на площади протяжением в сотни километров образовывался очаг плавления. Очаг плавления, конечно, должен был иметь округлые формы, так как он появлялся на шаре. (Контур всякого сегмента или отрезка на шаре всегда представляет собой круг.)

По мере дальнейшего остывания Луны такого рода процессы переплавки постепенно идут к концу. Температура понижается все более. В таком очаге плавления понижение температуры происходит интенсивнее у краев. У краев застывшие куски шлаковых масс уже не расплавляются, а выбрасываются наружу.

В результате такого процесса, при дальнейшем постепенном понижении температуры, здесь образуется большая плоская равнина. Она окаймлена по краям шлаковым валом, состоящим из нагромождения отдельных глыб, имеющих вид скал и горных вершин. Это окаймление располагается гигантскими дугами. Огромные шлаковые валы в виде, например, лунных Апеннин, Альп, скалистого «берега» Залива Радуг, окружающие Море Дождей, представляют собой хорошие иллюстрации к изложенной гипотезе.

Очевидно, это объяснение происхождения лунных морей пригодно для объяснения возникновения также и больших лунных цирков. В этих случаях должен был быть только несколько меньший по размерам очаг плавления.

Гипотеза акад. А. П. Павлова не противоречит общим идеям. Зюсса. Она представляет собою только их дальнейшее развитие. При этом гипотеза А. П. Павлова очень хорошо объясняет постепенный рост шлаковых валов, возникающих на берегах первичного лавового озера.

Мощные извержения из лавовых очагов, возникавших на Луне после появления первой и еще тонкой коры, при силе тяжести на Луне в шесть раз меньшей, чем на Земле, должны были иметь большой эффект. Мощные шлаковые валы вполне могли окружить каждый подобный очаг плавления.

Таким образом, мы имеем на Луне богатейшую «выставку» потухших уже вулканов, своей формой и валами несколько напоминающих земной кратер Килауэа.

Если на Луне некогда происходили вулканические извержения, сопровождавшиеся взрывами и излиянием лавы, то становится достаточно обоснованным предположение о том', что поверхность Луны должна быть покрыта густым слоем вулканического пепла и другими продуктами вулканических извержений.

Кроме светлых лучей, идущих от некоторых цирков, на- лунной поверхности имеются некоторые цирки, которые Франц называет «окруженными сиянием». У этих цирков имеются короткие лучи и светлые «венцы» вокруг вала. Кое-где на лунной поверхно- ста встречаются светлые пятна, по своей яркости и цвету похожие на лучевые системы. Таковы, например, светлые блики внутри цирка Платон.

Эти образования, по всем данным, не являются ни углублениями, ни возвышенностями. Быть может, правильнее всего считать описываемые белые пятна отложениями какого-то белого вещества, изверженного из кратеров.

На Луне имеются так называемые ф у м а р о л л ы, т. е. очень небольшие вулканические кратеры. На земной поверхности фумароллы обычно имеют вид небольших конусов. На Луне имеются также бесчисленные небольшие кратеры около многих больших цирков, например около Коперника (42) и Клавия ( 50). Эти очень небольшие «паразитные», как их называют, кратеры ютятся не только вне и вблизи крупных и малых цирков и кратеров, но и внутри их, а также и на самих кольцевых валах больших цирков — на гребнях и на внутренних и наружных склонах.

Казалось бы, вулканическая гипотеза образования лунного рельефа имеет все шансы на всеобщее признание. Но против нее имеются и некоторые возражения.

Самое главное возражение против вулканической гипотезы заключается в том, что на Луне в настоящее время нет, по краГ- ней мере на ее поверхности, ни воды, ни газов; вода же играет очень большую роль в вулканических явлениях, как мы это видим на Земле.

Считая вулканическую гипотезу сомнительной, многие исследователи поддерживают другую гипотезу — метеоритную. Эта гипотеза объясняет образование лунных цирков и кратеров действием падавших на поверхность Луны метеоритов.

Метеориты, т.е. камни больших и малых размерор, падают из •мирового пространства весьма часто и на поверхность Земли. Подсчитано, что попадающие на поверхность нашей планеты метеориты, а также и космическая пыль дают в общей сложности массу в несколько тысяч тонн в год. На поверхность Луны, конечно, тоже падают и космическая пыль и метеориты.

В нашей земной атмосфере метеориты очень часто дробятся на несколько кусков. Атмосфера сильно замедляет скорость падения метеоритов. На Луну, напротив, они должны падать в виде целых и более крупных, чем на Землю, кусков и с гораздо большей скоростью, так как вокруг Луны совсем нет плотной, ощутительной атмосферы. Можно думать, что Луна покрыта д вольно значительным слоем метеорной пыли. Под этим слоем должна быть скрыта твердая каменная оболочка — собственная кора Луны. Таков взгляд нашего ученого Н. А. Морозова.

Вообразим теперь метеорит, падающий с космической скоростью, — то есть со скоростью в несколько десятков километров в секунду, — на Луну. По исследованиям американского ученого Айвса, при ударе подобного метеорита должна возникнуть температура до ста тысяч и более градусов. Воронка, образующаяся при этом, должна возникнуть главным образом вследствие этой высокой температуры. Образуется мощный очаг плавления. При ударах падающих метеоритов могут отчасти возникать и явления «разбрызгивания» вещества, то есть явления, похожие, в общем, на мощные взрывы.

Французский астроном Бослер отметил такой факт: воронки от взрывов больших снарядов (как это наблюдалось во время мировой войны 1914—1918 гг.) всегда бывали круглые и раз в сто превышали поперечники самих снарядов. Метеориты, как и орудийные снаряды, несомненно, должны были падать на лунную поверхность и под различными острыми углами. Воронки и в этом случае должны были быть , всегда круглыми, а не о в а л ь- н ы м и.

Метеоритная гипотеза объясняет выбрасывание вещества и образование светлых лучей из того кратера, от которого они исходят. Американский исследователь Айве в 1919 г. делал опыты метания бомб с самолетов. Оказалось, что образовавшиеся от взрывов авиабомб воронки всегда имели полное сходство с лунными кратерами. В некоторых случаях образовывались не только центральные горки, но и нечто похожее на светлые лучи.

Из своих опытов Айве заключил, что образование воронок лунных цирков могло происходить не только благодаря вулканическим взрывам, но и под действием ударов метеоритов. Что же касается светлых лучей, то, согласно Айвсу, они представляют собою тот материал, который был выброшен из образовавшейся воронки ударом метеорита.

Цирков на Луне, как мы знаем, очень много, — десятки тысяч. Это обстоятельство как будто указывает, что метеориты падали на Луну очень часто. Очевидно, только более крупные метеориты, падая на лунную поверхность, могли образовать заметные, более или менее крупные лунные цирки.

Опыты Айвса показали образование вокруг искусственных кратеров, возникших благодаря взрывам авиабомб, не только светлых лучей, но и особой зоны, где взрыв не оказывает никакого действия. Подобная зона имеется и в том месте, где предполагается падение большого сибирского метеорита, упавшего 30 июня 1908 г. в тунгусской тайге: узкий пояс деревьев в непосредственной близости от очага взрыва остался нетронутым.

Отсюда видно, что по крайней мере в некоторых подобных случаях должна как будто возникнуть непосредственно около кратера особая зона безопасности. Приблизительно то же самое наблюдается около цирка Тихо: вблизи самого вала Тихо наблюдается темное кольцо, за которым и начинаются светлые лучи.

С большой вероятностью можно утверждать, что примерно половина лунных цирков образовалась вследствие падения крупных метеоритов: это и есть основное положение современной метеоритной гипотезы. Некоторые геофизики и астрономы полагают, что даже сравнительно не очень крупные метеориты могут своим падением производить большие метеоритные кратеры.

Действительно, теоретические подсчеты показывают, что все дело здесь в скорости: чем больше скорость, тем больше эффект падения. Иначе говоря, для образования даже очень крупных воронок кратеров достаточно падения сравнительно небольших метеоритов. Это заключение особенно приложимо к Луне. Подсчеты показывают, что уже при скорости около четырех километров в секунду вещество метеоритов должно почти полностью испаряться, причем энергия взрыва образовавшихся паров должна быть примерно такой же, как и энергия взрыва массы нитроглицерина, равной массе упавшего метеорита.

Итак, некоторые лунные кратеры можно считать возникшими вследствие падения на поверхность Луны метеоритов. Однако, если падение метеоритов на лунную поверхность обусловило возникновение на ней очень многих кратеров, то почему же падение многочисленных метеоритов на Землю почти не оставило подобных следов? Это объясняется тем, что атмосфера Земли сильно замедляет скорость падения метеоритов, а кроме того способствует выветриванию земного рельефа, о чем мы дальше скажем подробнее.

За последние годы следы падения крупных метеоритов были отысканы и на Земле. В настоящее время можно считать уже твердо установленным существование на поверхности Земли подобных .метеоритных кратеров. В своей статье «Метеоритные кратеры на поверхности Земли» известный специалист по метеорной астрономии, московский астроном И. С. Астапович, описывает тринадцать кратеров, которые с уверенностью можно считать метеоритными. Один из таких кратеров — знаменитый кратер в пустыне Аризона в США ( 54).

После всего сказанного как будто и сомневаться нельзя более в том, что часть лунных цирков является результатом падения на ее поверхность метеоритов, часто даже и не особенно крупных. Но, повидимому, нельзя отбросить совсем и вулканическую гипотезу: большие цирки являют достаточно убедительные доказательства некогда бушевавшей на Луне вулканической деятельности. Равным образом и «моря», и трещины, и кратерные ямы—фу- мароллы, и, наконец, так называемые «затонувшие», словно погрузившиеся кратеры не могут быть лучше объяснены, чем вулканической деятельностью. «Затонувшие» кратеры нередко встречаются в лунных «морях». У них отсутствует часть валов, как будто потоки лавы затопили или разрушили их.

И вулканическая, и метеоритная гипотезы не свободны от недостатков. Например, ни одна из них не объясняет того, что большая часть цирков сосредоточена на южной половине обращенного к нам полушария Луны. С точки зрения метеоритной гипотезы этот факт представляется совершенно необъяснимым: почему же метеориты падали непременно в одной только южной половине? Впрочем, ведь далеко не все маленькие кратеры Луны нам известны. Быть может, и в северной половине обращенной к нам части Луны находится много неразличимых маленьких кратеров.

Согласно подсчетам геологов, на Земле находится не менее тысячи вулканических кратеров, образовавшихся в течение последних ста тысяч лет. На луне их в пятьдесят, шестьдесят, а может быть и в сто раз больше (считая и очень маленькие кратеры). Но главное отличие лунных цирков от вулканических кратеров на Земле — это огромные размеры: на Луне, как мы знаем, имеются цирки с поперечниками в сотни раз большими, чем кратеры земных вулканов. Присутствие в лунных цирках высоких и крутых центральных гор — плохо объяснимо с точки зрения вулканической гипотезы: а в опытах Айвса и других ученых в искусственно получавшихся воронках получались даже центральные горки.

Французский астроном Фай в прошлом столетии высказал предположение, что лунные кратеры могли образоваться благодаря периодическим извержениям лавы, поднимаемой приливным действием Земли и Солнца. Однако эта гипотеза тоже вызывает ряд возражений..

В общем, одной гипотезой пока объяснить все особенности лунного рельефа нельзя. Необходимо комбинировать и вулканическую, и метеоритную,,и даже, быть может, приливную (Фая). Мы видим, что лунный мир для нас до сих пор загадочен. Тем интереснее и важнее изучать его, стараясь постепенно найти пути для правильных объяснений всех особенностей лунной поверхности.