Поверхность Луны – это капсула времени

Возможно, вы не понимаете этого, глядя на неё, но Луна является капсулой времени.

Её поверхность находилась в вакууме почти 4,5 миллиарда лет; тем временем её пронизывали солнечные частицы и межгалактическое излучение. Эти частицы остаются погребёнными под поверхностью Луны, обеспечивая подробную запись истории нашей Солнечной системы и даже всей нашей галактики.

Всё в порядке. Нам просто нужно её откопать.

А вот и Солнце

Помимо света, наше Солнце постоянно излучает непрерывный дождь из частиц высокой энергии, известных под общим названием, как солнечный ветер. Солнечный ветер состоит в основном из электронов и протонов, но иногда тяжёлые ядра также выскальзывают из гравитационных объятий нашей звезды.

Солнечный ветер проходит через всю солнечную систему, но очень немногие из этих частиц достигают поверхности Земли, где нам проще всего их изучить. Это объясняется нашим магнитным полем, которое выполняет фантастическую работу по перенаправлению этих заряжённых частиц, заставляя их следовать по определённым маршрутам вокруг нашей планеты, и нашей атмосферы, которая поглощает большую часть солнечного ветра и демонстрирует нам прекрасное световое шоу, известное как полярное сияние.

У Луны нет ни одной из этих особенностей. По крайней мере, этого не было в последние 4,5 миллиарда лет: когда Луна была расплавленной, на ней могло быть временное магнитное поле, но это было в далёком прошлом. Все эти миллиарды лет Луна неуклонно впитывала частицы солнечного ветра, превращая их в свой реголит.

Столкнувшись с этим непрекращающимся натиском, реголит изменился. Частицы высоких энергий могли нарушить химический состав лунной поверхности. Такие элементы, как калий, свинец, кальций, натрий, которых должно быть в изобилии, похоже, превратились в другие элементы, которые затем улетели в космическое пространство.

Лунная пыль также обгорела на Солнце: хотя каждая отдельная частица очень крошечная, у Луны нет атмосферы и, следовательно, нет эрозии. Каждая маленькая солнечная частица прорезает микроскопическое отверстие в грязи, поэтому, изучая структуру реголита, мы можем увидеть запись солнечного сияния.

Иногда Солнце вспыхивает, испуская сильную вспышку высокоэнергетических частиц – намного выше обычной мороси солнечного ветра. Луне приходилось сталкиваться с этими вспышками снова и снова в течение миллиардов лет. Чем выше энергия события, тем глубже частицы солнечного ветра могут внедряться в реголит. Итак, раскопки подскажут нам, когда в прошлом Солнце закатывало истерики.

Галактические отпечатки пальцев

Солнце – не единственный источник крошечных частиц высокой энергии, движущихся через солнечную систему, но частицы, приходящие из-за пределов нашей системы, получили другое название: космические лучи. Это вовсе не лучи, а смесь протонов и более тяжёлых ядер, приходящих со всех сторон, обычно с большей энергией, чем солнечный ветер – в конце концов, им удалось пересечь межзвёздные пустыни, что немаловажно.

Космические лучи исходят от множества сверхмощных процессов в галактике, в первую очередь от печально известных взрывов сверхновых, которые знаменуют собой окончательную смерть массивных звёзд. Эти титанические вспышки могут затмить целые галактики и испустить поистине мощный поток космических лучей.

К счастью, в ближайшем будущем, мы не подвергнемся воздействию сверхновых; даже такие кандидаты, как красный гигант Бетельгейзе, находятся слишком далеко, чтобы причинить нам вред. Но так было не всегда. Из-за нашей орбиты вокруг центра Млечного Пути Солнечная система проходит через галактический спиральный рукав каждые 180–440 миллионов лет (большая неопределенность связана со сложностью измерения скорости вращения самих рукавов).

Спиральные рукава – это места интенсивного звездообразования внутри галактик. Вот почему спиральные рукава так сильно выделяются, когда мы смотрим на далёкие галактики: они являются домом для массивных ярких голубых звёзд. Но массивные яркие голубые звёзды живут недолго, и когда они умирают, они, как правило, взрываются как сверхновые.

Итак, за последние несколько миллиардов лет наша Солнечная система, вероятно, приблизилась к более чем нескольким неприятным сюрпризам от сверхновых. Космические лучи, испускаемые этими взрывами, просто будут поглощены атмосферой Земли, и если они дойдут до поверхности, внедрив себя в кору нашей планеты, то эрозия и тектоническая активность в конечном итоге сотрут любые воспоминания о бедствии.

Но Луна помнит. Космические лучи высокой энергии могут оставлять крошечные следы в лунном реголите, которые можно увидеть под микроскопом. Космические лучи также могут изменять молекулярный состав реголита, разрушая ядра и трансформируя их. И, наконец, космические лучи могут просто… находиться там, безмолвно, запертыми в лунной грязи после своего взрывного рождения и долгого путешествия.

Крошечные окаменелости

Люди уже собирали образцы на Луне: шесть миссий “Аполлон” (НАСА) в 1960-х и 1970-х годах доставили сувениры, а китайский посадочный модуль “Чанъэ-5” привёз домой первые свежие лунные камни за несколько десятилетий ранее в прошлом месяце.

Но этого недостаточно, чтобы собрать воедино общую картину, которую ищут учёные-историки. Согласно статье, опубликованной на сервере препринтов arXivOrg в ноябре, нам нужно больше лунного камня. Нам нужно выкопать хотя бы метр и собрать образцы из максимального количества мест, чтобы надёжно использовать Луну в качестве регистратора этих солнечных и галактических событий.

Хорошо, что НАСА и другие космические агентства хотят построить на Луне долгосрочные среды обитания – нам понадобятся эти объекты, чтобы начать более детальное изучение лунной грязи и раскрыть историю нашей Солнечной системы и нашего путешествия сквозь галактику.

---