Kāpēc Mēness izpētes panākumi ir tieši atkarīgi no "hipotēžu kaujas" par tā izcelsmi
Starp teorijām par Selēnas izcelsmi ilgu laiku norisinājās nopietna cīņa: amerikāņu zinātnieki uzskata, ka viņu bija “izsitusi” no Zemes senās mirušās planētas trieciens, un viņu kolēģi no Krievijas un Izraēlas - ka nebija planētu eshatoloģiskas sadursmes. Tas, kā zemes iedzīvotāji izpētīs Mēnesi, ir atkarīgs no tā, kuram no viņiem ir taisnība.
No pirmā acu uzmetiena burzma ap Zemes satelītu ir noslēpumaina. No vienas puses, Mēness kolonizācijai gandrīz nav jēgas: tā laukums (apmēram 1/14 no Zemes apgabala) ir aptuveni vienāds ar Zemes tropisko un arktisko tuksnešu laukumu; tikmēr pat sauszemes tuksneši tiek apgūti ļoti lēni, un mēness attīstība maksās par lielumu vairāk. Entuziastu viedoklis, ka tur ir hēlijs-3 un tas ir cienīgs mēness izpētes iemesls, ir pretrunā ar visiem labi zināmo faktu: pat deitērijam vēl nav panākta enerģētiski labvēlīga termoelektrostacijas reakcija, savukārt hēlija-3 aizdegšanās ir par pakāpi smagāka un atrodas ārpus tās. paredzama cilvēces nākotne. No otras puses, viena vara pēc otras šogad plāno jaunus nosēšanās uz Mēness. Jautājums ir: kāpēc?
Pareizā atbilde uz šo jautājumu ir vienkārša: zinātnes un resursu sacensība ir “sajaukta” ar sacensību par prestižu. Ja ne-amerikāņu hipotēzes par Zemes pavadoņa izcelsmi ir pareizas, tur ir daudz ūdens, un tas ir piemērots ūdens attīstībai ledus formā. Ūdens klātbūtnē sauszemes kultūras var audzēt Mēness regolītā - šādi eksperimenti jau ir veiksmīgi veikti. Ar ūdeni un pārtiku, kā arī ar skābekļa avotu Mēnesi izpētīt un apgūt būs daudz, daudz vieglāk un lētāk nekā gadījumā, kad viss ir jāpārvadā no Zemes. Mēs uzsveram, ka pamatnes dibināšana nenozīmē kolonizāciju. Arktikas salas un Antarktīda nevar būt blīvi apdzīvotas, taču tur ir bāzes. Tie ir nepieciešami pētniecības, militāru un loģistikas apsvērumu dēļ. Mēnesim ir sešas reizes mazāks smagums nekā zemei. Tas nozīmē, ka no tā (jums ir nepieciešams desmit reizes mazāk degvielas) ir vieglāk pacelt degvielu un oksidētāju,kas iegūti no tā paša ūdens - piemēram, to kuģu uzpildei, kuri peld uz Marsu. Bet, lai sāktu plānot Mēness bāzes, vispirms jānoskaidro: kam taisnība? Vai tiešām Mēness ir sauss?
Megawar: kā radās ideja par Zemes sadursmi ar citu planētu
Ir vērts aplūkot Saules sistēmu, kā tā bija zināma 1975. gadā, kad amerikāņi Hartmans un Deiviss formulēja Zemes-Tejas megakollisijas teoriju. Tajā tālajā gadā Šarons vēl nebija atklāts, un visā Saules sistēmā bija zināmi tieši divu veidu satelīti: tie, kas ir radikāli mazāki par viņu planētām (Foboss un Deimos, milzu planētu satelīti), un Mēness. Viņa bija vienīgais tajā laikā zināmais satelīts, kura masa bija vairāk nekā procenti no viņas planētas masas.
Šī satelīta neparastajam raksturam bija nepieciešama arī nestandarta teorija par tā izcelsmi, jo īpaši tāpēc, ka neveiklās priekšgājēja hipotēzes, piemēram, kāda gabala atdalīšana no Zemes, ņemot vērā tā bijušās straujās rotācijas iespējamo darbību (Kārļa Darvina dēla Darvina hipotēze), bija nedaudz naivas un viegli atspēkojamas. Šīs un līdzīgās hipotēzes vāji izskaidroja faktu, ka Mēness dzelzs kodols ir mazs salīdzinājumā ar Zemi un tajā nav ūdens (kā tolaik uzskatīja).
Reklāmas video:
Faktiski tajā laikā ūdens Mēness klintī jau bija atklāts: Apollo atnesa augsni uz Zemi, kur 60. gados tika atrasts ūdens. Bet tas tika attiecināts uz sauszemes piesārņojumu vai meteorītiem. Tiešie pierādījumi no jonu detektoriem, kas atklāja ūdeni netālu no Apollo, tika attiecināti arī uz zemes piesārņojumu. Mēness ģeoloģijā darbojās fenomens, ko bieži attiecināja uz humanitārajām zinātnēm - zinātnieki noraidīja empīriskos faktus, jo tie nederēja tolaik pastāvošajām Selēnas izcelsmes teorijām: visās tajās tā vispirms izkusa, tas bija, tai bija jāzaudē ūdens. Tā laika zinātne pieņēma tikai vienu ūdens mēness trieciena variantu - ar komētām. Bet komētas ūdenī deitērija un ūdeņraža attiecība ir atšķirīga, un ūdenī, ko uz Mēness atrada amerikāņi, šo ūdeņraža izotopu attiecība bija tāda pati kā uz Zemes. Tā laika teorija to nepieļāva,kāpēc viss tika attiecināts uz “zemes piesārņojumu”, un Selēna tika pasludināta par pilnīgi bezūdens.
Tomēr citas Mēness augsnes iezīmes, ko rada sauszemes piesārņojums, nevarēja izskaidrot. Mēs runājam par zemāku titāna un citu salīdzinoši smago elementu saturu tajā.
Zemes sadursme ar citu planētu.
Toreiz, 1975. gadā, ASV radās mega-ietekmes hipotēze (mega-impact). Saskaņā ar to senā planēta Theia pirms 4,5 miljardiem gadu sadūrās ar Zemi, un superjaudīgais trieciens no abām planētām kosmosā iemeta lielu daudzumu materiāla. Mēness laika gaitā veidojās no gruvešiem. Zemes satelīts tika iegūts nevis "primārais" (kā, piemēram, Jupitera pavadoņi), bet gan "sekundārais", kas radies lielu debess ķermeņu sadursmes rezultātā. Tika noņemts jautājums par to, kāpēc Selēnas masa ir tik liela salīdzinājumā ar pašas Zemes masu - daudz vairāk nekā citu Saules sistēmas planētu pavadoņiem.
Mega Impact arī viegli izskaidroja, kāpēc uz Mēness bija maz smago elementu (kas bija taisnība) un vispār nebija ūdens (kas pēc Apollo lidojumiem bija spītīga faktu nezināšana). Zemes augšējos slāņos ir maz smago elementu - vairums no tiem nogrima magmas kodolā un apakšējos slāņos. Kad planētas sadūrās, gružiem vajadzēja uzliesmot līdz tūkstošiem grādu. Jebkurš ūdens no tiem iztvaiko un lidos kosmosā. Kad atdzisušie gruži veidoja Mēnesi, tiem tagad vajadzētu būt pilnīgi sausiem.
Liekas, ka kāds nokavēja
Hipotēze izskatījās precīzi trīs veselus gadus. Bet jau 1978. gadā tika atklāts Pērona satelīts Šarons. Ja Mēness ir 80 reizes mazāk masīvs nekā Zeme, tad Šarons ir tikai deviņas reizes vieglāks nekā Plutons. Izrādījās, ka mēness izskatā nav nekā unikāla. Radās dabisks jautājums: kā tas ir iespējams, jo tādu lielu planētu kā Tija un Zemes sadursmei jābūt retam gadījumam?
Mākslinieka skats uz Šaronu no Plutona virsmas.
Vēl neērtāka bija Mēness iežu analīze laboratorijās un pirmie dati par svešas izcelsmes meteorītiem. Izrādījās, ka tikai Mēness izotopiski neatšķiras no Zemes, un visas pārējās Saules sistēmas planētas ir skaidri atšķirīgas. Kā tas notika, ja Selēna it kā satur citas planētas vielu - hipotētisko seno Tēziju?
Lai izskaidrotu pretrunu, tika modificēta megašoku hipotēze: Teijas dzimšanas vieta tika uzskatīta par … Zemes orbītu, tāpēc abu planētu izotopiskais sastāvs ir vienāds. Tiek apgalvots, ka uz tā uzreiz izveidojās divas planētas, kuras pēc tam sadūrās. Nebija skaidrs, kāpēc Zemes orbītā parādījās divas planētas, bet pa vienai - citu sistēmas planētu orbītā.
Ģeologi arī pievienoja problēmas. Radās pamatots jautājums: ja divu planētu mega sadursme sildīja Zemi un tās gružus, no kurienes nāca ūdens uz planētas? Pēc visiem kontiem tam vajadzēja iztvaikot. Megatrieciena teorija jau bija kļuvusi ārkārtīgi populāra, viņi nevēlējās no tās atteikties, tāpēc tika izvirzīta ideja, ka ūdens uz Zemes parādījās vēlāk - to atnesa komētas, kuras uz planētas krita miljardiem gadu. Bet drīz tika atklāts, ka ūdeņraža un skābekļa izotopu attiecība komētas ūdenī ir ļoti atšķirīga no tās pašas attiecības sauszemes ūdenī. Ūdens no asteroīdiem ir līdzīgāks, taču uz tiem ir ļoti maz, tas ir, tie nevar būt Zemes okeānu avots.
Visbeidzot, 21. gadsimtā uz Mēness sāka atrast ūdens pēdas. Un, kad mega-šoka hipotēzes piekritēji ierosināja, ka komētas atnesa šo ūdeni, holandiešu ģeologi parādīja, ka Mēness ieži nevarētu veidoties pašreizējā formā bez ūdens klātbūtnes jau no paša satelīta veidošanās sākuma. Situāciju pasliktināja krievu astronomi: pēc viņu domām, tipiska komētas sadursme ar Mēnesi noved pie tā, ka vairāk nekā 95% ūdens tiek izvadīti atpakaļ kosmosā.
Vislabākais, ka situāciju atspoguļoja 2013. gada raksts ar teikto virsrakstu "Ietekmes teorija ir izsmelta".
Kā asteroīdu āmurs uzbūvēja Mēnesi
2007. gadā tika publicēts slavenā fiziķa N. Gorkavija darbs "Mēness un bināro asteroīdu veidošanās", kas pirmo reizi parādīja, ka Mēness veidošanās mehānisms nav unikāls - tieši pretēji, tas radīja milzīgu skaitu satelītu Saules sistēmā. Tikai šie satelīti veidojās galvenokārt asteroīdos, nevis masīvākās planētās.
Abu asteroīdu satelītu un Mēness parādīšanās scenārijs ir vienkāršs. Pašas pirmās sadursmes ar 10 līdz 1000 kilometru lieliem asteroīdiem ap planētu veido izmestu gružu gredzenu, kura ātrums ir lielāks nekā pirmais kosmiskais (tas ir, tie nevar ātri atgriezties). Turpmākie asteroīda sitieni strauji palielina diska masu - tā atlūzas "pārtver" jaunus atlūzas, kas lido no planētas. Tie, kas lidoja virzienā, kas ir pretējs diska un planētas griešanās virzienam, no sadursmes ar diska atlūzām, zaudē ātrumu un nokrīt atpakaļ uz planētu. Tie, kas lido vienā virzienā ar disku un planētu, rotē - pievienojas diskam. Jo vairāk tās masas, jo vairāk gružu, ko izsit jauni asteroīdi, tas var uztvert. Pēc vairāk un vairāk sadursmēm diskā esošie vecie gruži zaudē enerģiju un ātrumu, viņiem kļūst vieglāk “salikt kopā” pēc trieciena,bez izkliedes pēc sadursmes. Tātad diskā sāk veidoties liels satelīts.
Šādā scenārijā ne Zeme, ne izsistie gruži nesasilda līdz tūkstošiem grādu, tas ir, zemes ūdens nevārās ne Zemes okeānos, ne Mēness daļā. Un izotopi to cietajās iežās sakrīt, jo, izrādās, Selēna, galvenokārt, radusies no zemes atlūzām.
Kļūst viegli saprast Mēness jūru izcelsmi Mēness daļā, kas vērsta pret Zemi (apmēram pirms 3-4 miljardiem gadu lava izlēja uz Mēness virsmas un, sasalusi, veidoja tumšas jūras, kas aptvēra 16% no Mēness virsmas laukuma un atrodas Mēness redzamajā pusē). Ja Mēness "pārtver" visus būvgružus, ko no Zemes izcēluši asteroīdi, tad viņiem tie "jānoķer" ar pusi, kas vērsta pret Zemi. Tāpēc satelīta ēnu pusē ir daudz mazāk Mēness jūru.
Kā mūsu laikos bieži notiek ar hipotēzēm, vairākas zinātniskās grupas var izdarīt vienu un to pašu atklājumu, jo recenzētos žurnālos ir daudz rakstu, un ne visiem zinātniekiem ir pietiekami daudz laika, lai tos izlasītu. Gorkavija secinājumus “no jauna atklāja” 2014. gadā Maskavas astronomu grupa, bet 2015. gadā Izraēlas grupa. Pagaidām šī hipotēze nav pieņemta tikai Amerikas Savienotajās Valstīs, tomēr tas ir tikai laika jautājums. Mega ietekmes hipotēzes pretrunas nav atrisināmas, savukārt jaunā vēl neliecina par pretrunām ar novēroto realitāti.
Kā jaunā teorija mainīs mēness izpētes un izpētes praksi
Ja Mēness tika izveidots no zemes materiāla, uz tā jābūt gaismas elementiem. Ūdens no virsmas drīz iztvaikoja, bet apkārtējās vietās (īpaši krāteros) nav Saules. Radaru dati apstiprina šo hipotēzi. Tas nozīmē, ka šodien ārkārtīgi svarīgi ir notikumi, kas, šķiet, ir pirms miljardiem gadu. Ja Mēness ūdens būtu komētu produkts, tā būtu maz, un to diez vai varētu saglabāt ievērojama daudzuma tīra ledus veidā.
Ieejas lavas caurulēs, kuru iekšpusē var būt daudz ūdens ledus.
Svarīgi ir tas, ka papildus apkārtpolāriem krāteriem uz planētas ir arī citas vietas, kur iespējama gaismas elementu klātbūtne - lavas caurules. Zema Mēness gravitācijas apstākļos šādu vulkānisko alu diametrs ir līdz simtiem metru, un to garumu mēra kilometros. Augsnes slānis no 10 metriem pilnībā aizsargā alu iekšpusi no kosmiskā starojuma, un temperatūra tajās vienmēr ir stabila. Amerikāņu pētnieki norāda, ka tur, tāpat kā vairākās Zemes lavas caurulēs, var būt tīrs ūdens ledus. Mēness lavas caurulēs ir daudz ieeju (attēlā iepriekš). Mēness izpētes bāzei nav labākas vietas.
Krāteris mierīguma jūrā (Mare Tranquillitatis).
Ņemot vērā jaunos datus, Mēness ir jāizpēta nevis zemos platuma grādos, kā to darīja amerikāņi 60. un 70. gados, bet pilnīgi dažādās vietās, tuvāk poliem. Starp citu, kā ir viegli pārliecināties, ka indieši un citi jaunie Mēness sacensību dalībnieki sūta savus spēkratus. Jebkurā mēģinājumā izveidot Mēness bāzi ūdens ledus būs vērtīgs resurss. Turklāt Mēness gandrīz polārajā zonā dažviet vairāk nekā 95% no gada laika spīd saules gaisma. Tas vēl vairāk vienkāršos bāzes veidošanu. Ir skaidrs, ka neviens satelīta gabalus nepasludinās par zemes stāvokļa īpašumiem, taču, tāpat kā Arktikas bāzēm, tam, kurš pirmais iegūs stabilu vietu izdevīgā vietā, būs lielas priekšrocības, pētot mēness.
Tātad amerikāņu teorija par Mēness veidošanos starpplanētu sadursmes laikā apgalvo, ka Selēna ir sauss akmens gabals, kurā ir maz ūdens un tas ir tikai aluviāls. Krievijas un vēlāk Izraēlas postulāts apgalvo, ka Zemes satelīts radies no daudzu mazu asteroīdu ietekmes un tāpēc ir bagāts ar ūdeni. Tas, kurš pirmais uzzinās, kura no teorijām ir pareiza, iegūs lielu sākumu Mēness ūdens attīstībā. Tieši viņa kļūs par galveno resursu, bez kura nav iespējama nedz Mēness bāze, nedz detalizēts Mēness izpēte kopumā.