Mėnulio gelmių paslaptis: dešimtmečius trukusios diskusijos išspręstos

Mėnulio vidinės struktūros paslaptis: atrasta tvirta šerdis

Šimtmečius Mėnulio vidaus sandara kėlė smalsumą tiek mokslininkams, tiek dangaus stebėtojams. Nuo senovės mitų apie „iš sūrio“ sudarytą Mėnulį iki modernių mokslinių tyrimų žinios apie mūsų natūralaus palydovo branduolį ilgai liko viena svarbiausių kosmoso mokslo mįslių. 2023 m. gegužę paskelbtas išskirtinis tyrimas parodė, kad Mėnulyje egzistuoja kieta vidinė šerdis, kurios tankis beveik prilygsta geležies—tai suteikė naujų įžvalgų apie Mėnulio evoliuciją bei ankstyvąją Saulės sistemos istoriją.

Lunarinių gelmių tyrimai: nuo „Apollo“ iki šiuolaikinių modelių

Mėnulio struktūrą atskleisti neįmanoma vien teleskopiniais stebėjimais. Planetų mokslininkai pasitelkia seismologinius duomenis—jie analizuoja, kaip vibracijos sklinda per dangaus kūno sluoksnius, kad išsiaiškintų paslėptą planetų ir Mėnulio sandarą. 1960–1970 metais „Apollo“ misijos įrengė seismometrus Mėnulio paviršiuje ir sukaupė vertingą informaciją apie mėnulio drebėjimus ir poviršinę sandarą, tačiau šios technikos raiška neleido tiksliai nustatyti, ar Mėnulio šerdis yra kieta, ar skysta.

Mokslininkai anksčiau nustatė skystą išorinę šerdį, panašią į Žemės, tačiau paties centro būklė liko neaiški dešimtmečius. Įvairūs modeliai—siūlantys tiek visą skystą, tiek kietą vidinę šerdį—vienodai tiko ribotiems seismologiniams duomenims.

Lūžio taškas: modernūs tyrimai ir nauji metodai

Norėdama išspręsti ilgametę paslaptį, astronomo Arthuro Briaud vadovaujama mokslininkų komanda iš Prancūzijos nacionalinio mokslinių tyrimų centro pasitelkė daugiadisciplininius metodus. Sujungus kosminių misijų gravitacijos ir seismologinius duomenis, Mėnulio lazerinius matavimus ir stebint Mėnulio judėjimą, tyrėjai modeliuodami nagrinėjo, kaip Mėnulis deformuojasi Žemės gravitacinio lauko metu, kokiu atstumu jis keičia padėtį ir kaip pasiskirsto jo masė. Tai leido sukurti vieną detaliausių iki šiol Mėnulio vidaus modelių.

Vykdant išsamius modeliavimus su skirtingomis šerdžių sudėtimis buvo pastebėta, kad stebimas duomenų atitikimas geriausiai aiškinamas „aktyvaus apvertimo“ procesu giliai Mėnulio mantijoje: sunkesnės medžiagos grimzta branduolio link, o lengvesnės kyla aukštyn. Ši hipotezė ilgai buvo siejama su tam tikrų elementų pasiskirstymu vulkaninėse Mėnulio uolienose, o nauji rezultatai ją tik dar labiau sustiprina. Tai itin svarbu norint suprasti, kaip per milijardus metų vystėsi Mėnulio vidinė sandara.

Mėnulis su Žemei būdingomis savybėmis: šerdies matmenys ir tankis

Labiausiai išsiskiriantis atradimas—Mėnulio ir Žemės vidaus sandaros panašumas. Remiantis geriausiu modeliu, Mėnulio išorinė skysta šerdis siekia apie 362 km spindulį, apgaubdama tvirtą vidinę šerdį, kurios plotis apie 258 km—maždaug 15 proc. viso Mėnulio spindulio.

Pati vidinė šerdis, skaičiuojama, turi apie 7 822 kg/m³ tankį, labai artimą geležies tankiui. Šis rezultatas tiesiogiai patvirtina 2011 m. NASA komandos gautus duomenis, kai naudojant modernias seismologines analizes buvo apskaičiuota panašaus dydžio ir tankio kieta vidinė šerdis.

Kaip pabrėžia Briaud ir jo kolegos, tyrimas ne tik sustiprina hipotezę apie kietąją Mėnulio šerdį, bet ir akcentuoja, kad Mėnulio struktūrinis panašumas į Žemę gerokai didesnis nei manyta anksčiau. Tai svarbu siekiant suprasti, kodėl ir kaip laikui bėgant Mėnulis prarado savo magnetinį lauką.

Vertė lunarinei magnetikai ir ankstyvajai Saulės sistemos istorijai

Senų Mėnulio uolienų tyrimai atskleidė, kad kadaise Mėnulis turėjo stiprų, aktyvų magnetinį lauką, kurį sukūrė konvekcija ir judėjimas metaliniame branduolyje. Apie 3,2 milijardo metų atgal šis magnetinis laukas silpnėjo, tačiau detalių apie šį procesą ilgai trūko.

Dabar, aiškiai įrodžius, kad Mėnulio šerdis susideda tiek iš skystos, tiek iš kietos dalių—panašiai kaip Žemėje—mokslininkai gavo naujų žinių, kaip ankstyvieji dinaminiai procesai generavo mėnulio magnetizmą. Šis supratimas svarbus ne tik Mėnulio geologijos ir istorijos supratimui, bet ir siekiant suvokti kitų Saulės sistemos uolėtų kūnų raidą per formavimosi laikotarpius.

Ateities lunarinių tyrimų kryptys

Didėjant tarptautiniam susidomėjimui ir planuojant naujas lunarines misijas, šie atradimai atveria ypatingai svarbias perspektyvas. Artimiausiu metu tikimasi, kad nauji seismologiniai prietaisai, kuriuos tikslingai Mėnulyje išdėlios būsimi įgulos nariai ir robotai, leis dar labiau tikslinti Mėnulio vidaus sandaros žinias. Šios žinios ne tik praturtins Mėnulio mokslą, bet ir padės naujai pažvelgti į planetų diferenciaciją, jų magnetinius laukus ir ankstyvąją Saulės sistemos evoliuciją.

Išvada

Kietos, geležimi praturtintos Mėnulio šerdies identifikavimas žymi esminį kosmoso mokslo proveržį. Išsprendus pagrindinį klausimą apie Mėnulio sandarą, mokslininkai ne tik išaiškino svarbią palydovo istorijos dalį, bet ir pažengė suprasdami planetų formavimosi bei vystymosi procesus Saulės sistemoje. Žmonijai ruošiantis naujiems žingsniams Mėnulyje, šis atradimas taps svarbiu kelrodžiu naujam lunarinių tyrinėjimų ir atradimų etapui.