Ученые завершили обработку данных георадара ровера китайской миссии «Чанъэ-4», изучающей обратную сторону Луны. Оказалось, что грунт в районе посадки состоит из толстого поверхностного слоя мелкого пористого реголита, под которым находятся крупные валуны, и богат оксидами железа и титана. При этом подлежащий базальтовый слой находится настолько глубоко, что не фиксируется радаром.
Работа опубликована в журнале Science Advances.Третьего января 2019 года китайская станция «Чанъэ-4» с ровером «Юйту-2» на борту совершила первую в истории мягкую посадку в кратере Карман — одном из самых древних и крупных кратеров на обратной стороне Луны. Обратная сторона интересна тем, что она покрыта холмами и кратерами гораздо сильнее, чем видимая, но из-за трудностей со связью все миссии до сих пор садились лишь на обращенной к Земле половине. В прошлом году на борту миссии удалось прорастить хлопок, ставший первым растением на Луне. Теперь китайские ученые по данным георадара «Юйту-2» изучили недра обратной стороны.
Георадар является одним из лучших инструментов для исследования недр планет. Он испускает радиоволны разной частоты вглубь поверхности, и, глядя на то, как они поглощаются и отражаются, можно получить картину внутреннего строения вплоть до глубин в несколько десятков метров. Георадары массово применяются на Земле при поиске археологических памятников и геологоразведки, а для космических исследований могут быть расположены как на искусственном спутнике, так и на спускаемом аппарате. Ими были оснащены орбитальные аппараты миссий «Аполлон-17» и «Кагуя», а также ровер предыдущей китайской миссии «Чанъэ-3».
Ключевой характеристикой георадара является его рабочая частота. Более длинные волны проникают глубже, зато короткие дают гораздо более детальное изображение. «Чанъэ-4» может использовать волны частотой 60 и 500 МГц, но, к сожалению, корпус аппарата создает слишком сильные помехи для низкочастотного исследования, и его данные имеют слишком серьезные дефекты, а потому не использовались авторами работы. За два лунных дня (примерно 30 земных суток) ровер просканировал поверхность на дистанции около ста метров.
Для интерпретации полученных данных Чанлай Ли (Chunlai Li) из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук и его коллеги использовали метод, аналогичный компьютерной томографии. Они составили объемную модель залегающего грунта на основе множества снимков под разными углами.
Срез просканированной лунной поверхности
Chunlai Li et al. / Science AdvancesВ результате исследователи увидели слоистую структуру, в которой сверху находится приблизительно двенадцатиметровый слой мелкой пористой породы, а под ним залегают несколько слоев валунов разного размера. На основании измеренной интенсивности поглощения радиоволн ученые определили, что лунный грунт в этом районе приблизительно на десять процентов состоит из оксидов титана и железа. Для наглядности исследователи построили схему изученных недр, наложив ее на маршрут ровера.
Толщина слоя обломочных пород оказалась столь велика, что излучения, проникающего до 40 метров вглубь, не хватило для обнаружения базальтового слоя. Наблюдаемая картина говорит о том, что геологические структуры в районе посадки «Чанъэ-4» сформировались в результате масштабных выбросов породы. По мнению ученых, крупные валуны были выбиты в результате падений метеритов, в первую очередь тех, которые сформировали кратеры Финсен и Карман. Валуны двигались относительно друг друга, из-за чего слой крупных камней такой неоднородный. Этот же процесс размолол часть камней в пыль, благодаря чему слой мелкой породы настолько глубок.
Миссия «Чанъэ-4» впервые дала возможность изучить глубину реголита на обратной стороне Луны напрямую: предыдущие данные были основаны, в первую очередь, на моделировании импактных событий. Работа демонстрирует потенциал георадаров и их незаменимость для исследования геологической истории спутника Земли.
Реголит и его изучение обладают ключевым значением для освоения Луны: ученые проводят опыты по изготовлению из него кирпичей, добывают из него металлы и кислород и планируют получать воду на месте. Георадар также будет на борту будущей миссии Mars 2020.
Василий Зайцев
https://nplus1.ru/news/2020/02/27/chinesegpr
