Ґрунтовне дослідження, опубліковане у травні 2023 року, показало, що внутрішнє ядро Місяця — це насправді твердий шар, густина якого подібна до густини заліза. Дослідники сподіваються, що це допоможе завершити тривалу суперечку про те, є серцевина Місяця твердою чи розплавленою, а також сприятиме точнішому розумінню історії Місяця — і, відповідно, історії всієї Сонячної системи.
«Наші результати, — пише команда під керівництвом астронома Артура Бріяу з Французького національного центру наукових досліджень, — ставлять під питання еволюцію магнітного поля Місяця завдяки демонстрації існування внутрішнього ядра та підтримують сценарій глобального перевороту мантії, що дає суттєві уявлення про часову шкалу місячного бомбардування в перший мільярд років Сонячної системи».
Щоб побачити короткий відеопідсумок їхніх висновків, дивіться ролик нижче:
Як досліджують внутрішню будову Місяця?
Найефективніший спосіб визначити внутрішній склад об’єктів Сонячної системи — це сейсмічні дані. Те, як акустичні хвилі від «місяцетрусів» проходять крізь матеріал і відбиваються від різних шарів, дозволяє створити детальну карту надр планети або супутника.
У нас є сейсмічні дані «Аполлонів», але їхня роздільна здатність занадто низька, щоб точно визначити стан внутрішнього ядра. Відомо, що існує рідкий зовнішній шар, але що він охоплює — досі предмет дискусій. Моделі як із твердим внутрішнім ядром, так і повністю рідким ядром однаково «працюють» із наявними даними.
Щоб остаточно з’ясувати, що всередині, Бріяу та його колеги зібрали дані космічних місій та результати лазерної дальнометрії, щоб створити профіль різних характеристик Місяця — ступеня його деформації земним тяжінням, коливань відстані від Землі, густини тощо.
Потім вони порівняли ці спостереження з моделями різних типів ядра, щоб знайти найточнішу відповідність.
Що ж вони виявили?
По-перше, найточніші моделі вказують на активний переворот у глибинах місячної мантії: густіші матеріали опускаються до центру, а легші піднімаються. Цей процес давно розглядають як пояснення появи певних елементів у місячних вулканічних регіонах, і нові результати укріплюють цю гіпотезу.
Команда також встановила, що ядро Місяця дуже схоже на земне — із зовнішнім рідким шаром і твердим внутрішнім ядром. За їхніми моделями:
- радіус зовнішнього ядра ≈ 362 км
- радіус внутрішнього ядра ≈ 258 км
Тобто близько 15% радіуса всього Місяця.
Густина внутрішнього ядра становить приблизно 7822 кг/м³ — майже як у заліза. Цікаво, що ще у 2011 році команда під керівництвом планетологині NASA Рене Вебер отримала дуже схожі дані: внутрішнє ядро радіусом близько 240 км і густиною ~8000 кг/м³.
Результати Бріяу та його команди підтверджують ці ранні висновки й утворюють вагому доказову базу на користь того, що ядро Місяця подібне до земного. Це має важливі наслідки для розуміння еволюції Місяця.
Чому це важливо?
Відомо, що незабаром після формування Місяць мав потужне магнітне поле, яке почало слабшати приблизно 3,2 млрд років тому. Магнітні поля створюються рухом та конвекцією у рідких ядрах, тому склад місячної серцевини — ключ до розуміння, чому поле зникло.
З огляду на те що людство планує повернення на Місяць у найближчі роки, можливо, нам не доведеться довго чекати на сейсмічне підтвердження цих моделей.
Дослідження опубліковано в журналі Nature.