В 1994 г. министерство обороны США запустило зонд «Клементина» (Clementine), чтобы провести космические испытания легких датчиков, разработанных для национальной системы противоракетной обороны. Аппарат пробыл на окололунной полярной орбите 71 день. За это время ученые успели просканировать поверхность Луны на 11 длинах волн в видимом и инфракрасном диапазонах спектра. С помощью установленного на борту «Клементины» лазерного дальномера была составлена первая в мире глобальная топографическая карта естественного спутника Земли. Точнейшие радиоизмерения орбиты зонда позволили получить детальную информацию о гравитационном поле Луны, а результаты импровизированного радиолокационного эксперимента показали, что в постоянно затененных зонах вблизи ее Южного полюса, возможно, есть залежи водяного льда.
В 1998 г. в рамках программы «Дискавери» NASA вывело на окололунную полярную орбиту аппарат «Лунный разведчик» (Lunar Prospector). На основании полученных в ходе экспедиции результатов нейтронной и гамма-спектроскопии была составлена геологическая карта лунной поверхности. На этот раз отложения водяного льда были обнаружены не только вблизи Южного, но и вблизи Северного полюса Луны. С помощью альфа-спектрометра была измерена эмиссия газов из лунных недр, а показания магнитометра позволили составить карту поверхностных магнитных аномалий. В конце концов зонд сознательно обрушили на поверхность Луны. Надеясь увидеть выброс водяного пара, астрономы устремили наземные и космические телескопы в точку падения «Лунного разведчика», но ничего подобного так и не обнаружили.
Сопоставление результатов экспедиций «Аполлонов», «Клементины» и «Лунного разведчика» заставило ученых пересмотреть свои взгляды на строение и историю Луны. Например, в Океане Бурь, огромной впадине в западной части видимой стороны, астронавты «Аполлона 12» и «Аполлона 14» обнаружили аномальные базальтовые породы, богатые следовыми элементами, совокупность которых известна под названием KREEP (здесь K означает калий, REE - редкоземельные элементы, и P - фосфор). Геологи называют их несовместимыми, потому что они плохо вписываются в кристаллические структуры большинства породообразующих минералов. Присутствие пород с большим содержанием KREEP говорит о том, что на молодой Луне протекали интенсивные процессы плавления и дифференциации, в ходе которых несовместимые элементы концентрировались в расплавленной части все более кристаллизующейся системы. «Лунный разведчик» установил, что концентрация KREEP по непонятным пока причинам выше всего в Океане Бурь.
С помощью искусственных спутников Луны селенологи убедились, что на лунных возвышенностях преобладает анортозит - вулканическая порода, богатая кальцием и алюминием и состоящая в основном из полевого шпата. Она образовалась на раннем этапе истории Луны, когда ее периферийная часть была полностью расплавлена и менее плотный анортозит плавал на поверхности густого магматического океана. Поскольку единственным источником тепла, способным расплавить всю Луну, мог быть только процесс слияния малых тел, избыток анортозита в лунной коре подтверждает теорию, согласно которой спутник Земли образовался из осколков, возникших при столкновении планет.
Наконец селенологи смогли объяснить удивительное открытие, сделанное экипажем «Аполлона 11» во время первого прилунения, когда в образцах морского базальта было зарегистрировано необычайно высокое содержание титана. Геологи тщетно пытались разобраться, как могли тяжелые, богатые титаном магмы пробиться наверх через анортозитовую лунную кору невысокой плотности. С помощью «Клементины» и «Лунного разведчика» ученые установили, что титановые лавы, пробы которых были взяты астронавтами «Аполлона 11» в Море Спокойствия, встречаются на Луне крайне редко.
Поскольку каждый поток лавы обычно характеризуется индивидуальным однородным составом, информация, переданная с «Клементины» и «Лунного разведчика», вполне пригодна для составления карты лавовых потоков в лунных морях. Их возраст можно оценить по плотности ударных кратеров: чем старше поток, тем дольше он подвергался бомбардировке и, следовательно, тем больше на нем должно быть кратеров. С помощью радиоизотопного анализа образцов, собранных экспедициями «Аполлонов», ученые уже определили возраст лавовых потоков в местах посадки и оценили возраст других потоков, сопоставляя плотности кратеров. Выяснилось, что, несмотря на существенное различие состава, основная масса лавы изверглась в период от 3,8 до 3 млрд. лет назад.
Хотя темный оттенок больше присущ лунным морям, некоторые возвышенности тоже характеризуются промежуточной отражательной способностью и сравнительно высоким содержанием железа. Многие из них представляют собой морские отложения, покрытые слоем камней, выброшенных при ударах, в результате которых появились лунные бассейны. Поскольку морская лава старше горных обломков, засыпавших ее около 3,8 млрд. лет назад, можно утверждать, что магматические извержения начались задолго до того, как образовались породы, образцы которых были собраны экспедициями «Аполлонов». Древние потоки в морях наиболее распространены на обратной стороне Луны и в областях лимба (пограничных между видимой и обратной сторонами).
|