Що ж, вердикт винесено. Місяць зроблений не з зеленого сиру. Ретельне дослідження, опубліковане в травні 2023 року, показало, що внутрішнє ядро Місяця насправді є твердою кулею з щільністю, подібною до щільності заліза. Це, як сподіваються дослідники, допоможе вирішити тривалу суперечку про те, чи є внутрішнє серце Місяця твердим або розплавленим, і призведе до більш точного розуміння історії Місяця — і, відповідно, Сонячної системи.
«Наші результати, — пише команда під керівництвом астронома Артура Бріо з Національного центру наукових досліджень у Франції, — ставлять під сумнів еволюцію магнітного поля Місяця завдяки демонстрації існування внутрішнього ядра і підтримують сценарій глобального перевертання мантії, який дає суттєве уявлення про хронологію бомбардування Місяця в перший мільярд років існування Сонячної системи».
Вивчення внутрішнього складу об’єктів Сонячної системи найефективніше здійснюється за допомогою сейсмічних даних. Те, як акустичні хвилі, породжені землетрусами, проходять крізь матеріал всередині планети чи Місяця і відбиваються від нього, може допомогти вченим створити детальну карту внутрішньої будови об’єкта.
У нас є сейсмічні дані Місяця, зібрані місією «Аполлон», але їхня роздільна здатність занадто низька, щоб точно визначити стан внутрішнього ядра. Ми знаємо, що є рідке зовнішнє ядро, але те, що воно охоплює, залишається під питанням. Моделі твердого внутрішнього ядра і повністю рідкого ядра однаково добре узгоджуються з даними «Аполлона».
Щоб з’ясувати це раз і назавжди, Бріо і його колеги зібрали дані космічних місій і експериментів з лазерного зондування Місяця, щоб скласти профіль різних характеристик Місяця. Серед них — ступінь деформації Місяця внаслідок гравітаційної взаємодії із Землею, зміна його відстані від Землі та густина.
Далі вони провели моделювання з різними типами ядер, щоб визначити, які з них найбільше відповідають даним спостережень. Вони зробили кілька цікавих висновків. По-перше, моделі, які найбільше нагадували те, що ми знаємо про Місяць, описують активне перевертання глибоко всередині місячної мантії.
Це означає, що більш щільний матеріал в середині Місяця опускається до центру, а менш щільний піднімається вгору. Таку активність вже давно пропонували як спосіб пояснення присутності певних елементів у вулканічних регіонах Місяця. Дослідження команди додає ще один аргумент «за».
Вони виявили, що місячне ядро дуже схоже на земне — із зовнішнім рідким шаром і твердим внутрішнім ядром. Згідно з їхнім моделюванням, зовнішнє ядро має радіус близько 362 кілометрів (225 миль), а внутрішнє ядро має радіус близько 258 кілометрів (160 миль). Це близько 15 відсотків від усього радіуса Місяця. Внутрішнє ядро, як виявила команда, також має щільність близько 7,822 кілограма на кубічний метр. Це дуже близько до щільності заліза.
Цікаво, що у 2011 році команда під керівництвом планетолога NASA Маршалла Рене Вебера отримала подібний результат, використовуючи найсучасніші на той час сейсмологічні методи на даних «Аполлона» для вивчення ядра Місяця. Вони знайшли докази наявності твердого внутрішнього ядра радіусом близько 240 кілометрів і щільністю близько 8000 кілограмів на кубічний метр.
Бріо і його команда кажуть, що їхні результати підтверджують попередні висновки і є досить вагомим аргументом на користь того, що місячне ядро подібне до земного. І це має цікаві наслідки для еволюції Місяця.
Ми знаємо, що невдовзі після свого утворення Місяць мав потужне магнітне поле, яке почало зменшуватися приблизно 3,2 мільярда років тому. Таке магнітне поле генерується рухом і конвекцією в ядрі, тому те, з чого складається місячне ядро, має велике значення для того, як і чому магнітне поле зникло.
Враховуючи надію людства повернутися на Місяць у відносно короткі терміни, можливо, нам не доведеться довго чекати на сейсмічне підтвердження цих висновків. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.