Лунные кратеры хранят миллиарды лет истории. Ученые узнали об условиях нашей ранней Солнечной системы, изучая состав, размер и распределение этих дыр на поверхности Луны, образовавшихся давным-давно в результате столкновений с астероидами. Но вместо того, чтобы непосредственно изучать характеристики этих дыр, группа из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд, решила попробовать что-то другое. Используя компьютерное моделирование, они «стерли» тысячи кратеров с поверхности Луны, как бы повернув время вспять на 4,25 миллиарда лет до того времени, когда кратеры образовались. Они обнаружили, что положение северного и южного полюсов Луны немного сместилось за этот период времени.
Поскольку Луна смещалась то в одну, то в другую сторону из-за воздействия ударов астероидов, расположение полюсов «сместилось» на 10 градусов по широте (или на 186 миль / 300 километров), сообщили ученые 19 сентября в The Planetary Science Journal. Географические северный и южный полюса лежат там, где ось вращения небесного тела пересекается с его поверхностью. В этом случае ось вращения Луны, воображаемая линия, проходящая через ее центр и вокруг которой она вращается, осталась прежней при смещении тела Луны.
Информация о блуждающих полюсах может быть полезна для понимания эволюции Луны; в частности, состояние ресурсов, таких как вода, на его поверхности. Ученые нашли замерзшую воду в затененных областях вблизи полюсов Луны, но пока не знают, сколько ее там. Если бы Луна резко сместила расположение своих полюсов в сторону более теплой и менее затененной области, такой как экватор, некоторое количество замерзшей воды могло бы сублимироваться (перейти из твердого состояния в газообразное) с поверхности, а новая вода могла образоваться. меньше времени для накопления на новых полюсах.
Но, говорит Вишну Вишванатан, ученый Годдарда НАСА, который руководил исследованием, «исходя из истории лунных кратеров, полярное блуждание, по-видимому, было достаточно умеренным, чтобы вода вблизи полюсов оставалась в тени и находилась в стабильных условиях на протяжении миллиардов лет." Явление, стоящее за смещением полюсов, известно как Истинное полярное блуждание, и это то, что происходит по законам физики с объектом, в данном случае с Луной, который пытается продолжать вращаться при столкновении с препятствиями, такими как изменения в способе его движения. масса распределена. Когда астероид сталкивается с выкопанной массой, оставляя углубления на поверхности — или карманы с меньшей массой — Луна переориентируется, чтобы направить эти карманы к полюсам, в то время как области с большей массой выталкиваются к экватору за счет центробежной силы. Это та же самая сила, которая действует на тесто, когда производитель пиццы подбрасывает и раскручивает его в воздухе, чтобы растянуть.
Чтобы определить степень полярного блуждания Луны, Вишванатан сотрудничал с несколькими учеными, в том числе с Дэвидом Э. Смитом, главным исследователем лазерного альтиметра лунного орбитального аппарата (LOLA), на борту космического корабля NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Смит заинтересовался использованием гравитационных данных, чтобы выяснить, как далеко отклонились полюса Луны, после того, как он работал заместителем главного исследователя в миссии НАСА по восстановлению гравитации и внутренней лаборатории (GRAIL). GRAIL составил карту гравитационного поля Луны в мельчайших деталях до завершения миссии в 2012 году. «Если вы посмотрите на Луну со всеми этими кратерами, вы сможете увидеть их в данных гравитационного поля», — сказал Смит из Массачусетского технологического института в Кембридже. «Я подумал: почему я не могу просто взять одну из этих воронок и высосать ее, полностью удалив подпись?»
Смит, Вишванатан и их команда работали с примерно 5200 кратерами размером от 12 миль (20 километров) до 746 миль (1200 километров) в ширину. Они разработали компьютерные модели, которые брали координаты и ширину всех этих кратеров с топографических карт Луны, сделанных с использованием данных LOLA, а затем находили их соответствующие гравитационные сигнатуры — или карманы с более высокой или более низкой гравитацией — на гравитационной карте от GRAIL. Затем ученые запустили симуляции, которые удаляли гравитационные сигнатуры каждого кратера последовательно в зависимости от возраста, по сути, перематывая назад эволюцию Луны и постепенно возвращая полюса к их древним местоположениям с устранением каждого удара.
В то время как другие исследователи, изучающие полярные блуждания, удалили из записей кратеры, они удалили только пару десятков самых больших из них. «Люди предполагали, что маленькие кратеры ничтожны», — сказал Вишванатан. «Они незначительны по отдельности, но в совокупности они имеют большой эффект». Вишванатан сказал, что его команда приближается к выяснению истинной степени полярного блуждания на Луне, но ученым все еще нужно уточнить свою оценку. Они планируют стереть с Луны больше мелких кратеров и удалить другие особенности, такие как извержения вулканов, которые могли способствовать смещению полюсов. «Есть несколько вещей, которые мы еще не приняли во внимание, но одна вещь, на которую мы хотели обратить внимание, — это те маленькие кратеры, которыми люди пренебрегали, они действительно имеют значение, так что это главное здесь», — сказал Сандер. Гуссенс, планетолог Годдарда, участвовавший в исследовании.
