Ну що ж, вердикт винесено. Місяць, виявляється, зовсім не зроблений із зеленого сиру. Ретельне дослідження, опубліковане у травні 2023 року, показало, що внутрішнє ядро Місяця насправді є твердою кулею з густиною, подібною до заліза. Дослідники сподіваються, що це відкриття допоможе завершити давні суперечки щодо стану внутрішнього ядра — чи воно тверде, чи розплавлене. Крім того, воно дозволить точніше зрозуміти історію Місяця, а отже, і розвиток Сонячної системи загалом.
“Наші результати, – пише команда під керівництвом астронома Артура Брія з Французького національного центру наукових досліджень, – ставлять під питання розвиток магнітного поля Місяця, оскільки вони підтверджують існування внутрішнього ядра. Вони також підтримують гіпотезу про глобальне перемішування мантії, що дає нове уявлення про часові рамки місячного бомбардування в перший мільярд років існування Сонячної системи”.
Дослідження внутрішньої будови небесних тіл найефективніше проводити за допомогою сейсмічних даних. Те, як звукові хвилі від “землетрусів” (або “місяцетрусів”) проходять через матеріал всередині планети чи супутника, дозволяє вченим створювати детальні карти його внутрішньої структури.
Ми маємо сейсмічні дані, зібрані під час місій “Аполлон”, але їхня роздільна здатність недостатня, щоб точно визначити стан внутрішнього ядра. Відомо, що Місяць має рідкий зовнішній шар ядра, але що знаходиться глибше — залишаєтьсязалишається предметом дискусій. Існують моделі як із твердим внутрішнім ядром, так і з повністю рідким ядром, і обидві добре узгоджуються з наявними даними “Аполлона”.
Щоб остаточно розв’язати це питання, Брія та його колеги зібрали дані з космічних місій і лазерних вимірювань відстані до Місяця. Вони врахували ступінь деформації Місяця під впливом гравітації Землі, коливання його відстані та його густину.
Моделювання ядра Місяця
На основі цих даних вчені провели моделювання з різними типами ядер, щоб визначити, яке з них найкраще відповідає спостереженням.
Було зроблено кілька цікавих відкриттів. По-перше, модель, що найточніше відповідає характеристикам Місяця, описує активне перемішування речовини всередині його мантії. Це означає, що важчі матеріали опускаються до центру, а легші піднімаються вгору. Таке явище давно припускалося як пояснення наявності певних елементів у вулканічних регіонах Місяця, і нові результати ще більше підтверджують цю гіпотезу.
Крім того, вчені дійшли висновку, що ядро Місяця дуже схоже на ядро Землі—воно має рідкий зовнішній шар і тверде внутрішнє ядро. За їхніми розрахунками:
- радіус зовнішнього ядра становить близько 362 км,
- радіус внутрішнього ядра—близько 258 км, що становить приблизно 15% від загального радіусу Місяця.
- густина внутрішнього ядра—близько 7822 кг/м³, що дуже близько до густини заліза.
Підтвердження попередніх досліджень
Цікаво, що ще у 2011 році команда під керівництвом планетолога NASA Рене Вебер отримала подібні результати, використовуючи передові на той час сейсмологічні методи для аналізу даних “Аполлона”. Вони виявили докази існування твердого внутрішнього ядра з радіусом близько 240 км і густиною приблизно 8000 кг/м³. Брія та його колеги вважають, що їхні результати підтверджують висновки Вебер і надають переконливі докази існування ядра, подібного до земного. Це відкриття має важливі наслідки для розуміння історії Місяця.
Відомо, що на ранніх етапах існування Місяць мав потужне магнітне поле, яке почало слабшати близько 3,2 мільярда років тому. Оскільки магнітне поле виникає через рухи та конвекцію в ядрі, розуміння його складу є ключовим для пояснення того, чому це поле зникло. З огляду на те, що людство планує повернутися на Місяць у найближчому майбутньому, можливо, нам не доведеться довго чекати, щоб отримати нові сейсмічні підтвердження цих відкриттів. Дослідження опубліковане в журналі Nature.