«На суше и на море» 1962 - Георгий Кубанский

Цель статьи — не приносить извинения за ошибочные мнения наших предшественников; их идеи не могут быть исправлены или подновлены аргументами, опирающимися на наши современные знания. Однако редко бывает так, что та или иная научная проблема бывает разрешена действительно до конца, как об этом провозглашают современники. Новые поколения, вооруженные новыми знаниями, могут увидеть эти задачи в другом свете. Это, как мне кажется, происходит и с многовековым вопросом о воде на Луне.

Чтобы начать с самого начала, отправимся в путешествие назад во времени, к эпохе образования Солнечной системы, то есть примерно на 4600 миллионов лет назад (эта дата установлена достаточно уверенно по изучению возраста метеоритов, падающих на Землю из межпланетного пространства). «Катастрофические» гипотезы образования Солнечной системы из горячей материи, вырванной из недр Солнца, ныне оставлены. По мнению ученых, занимающихся вопросами космогонии, планеты и другие тела Солнечной системы образовались путем постепенного накопления допланетных частиц газа и пыли при температурах, измеряемых, самое большее, несколькими сотнями градусов по шкале Кельвина[104]; сходным образом рождалось и наше центральное светило — Солнце.

Если подобные представления правильны, то весьма вероятно, что химический состав первоначального газо-пылевого облака, из которого образовалась Солнечная система, должен быть очень похож на химический состав твердых метеорных тел, носящихся в межпланетном пространстве. Их остатки обращались вокруг Солнца от дней образования Солнечной системы до тех пор, пока не столкнулись с Землей. Химический анализ метеоритов показывает, что, кроме атомов и молекул многих химических элементов, в них присутствуют вполне измеримые количества различных легко испаряющихся веществ, самым важным из которых является вода. В так называемых хондритовых метеоритах она может составлять до 0,1 процента их массы.

Существование воды в первичной космической материи не должно пас удивлять, поскольку водород и кислород широко распространены в космосе, а молекулы воды очень устойчивы. Но еще более интересна роль и судьба так называемых ювенильных вод, то есть горячих внутренних вод, которые существуют со времен образования тела лунного или даже планетарного размера. Если подобные тела образуются при температуре выше 1000 градусов Кельвина, то большая часть воды испарится с самого начала и для тел с размерами и массой Луны безвозвратно растеряется в межпланетном пространстве. Если же — как мы ныне уверены — первоначальная температура подобных тел не была так высока и ограничивалась немногими сотнями градусов, ювенильная вода осталась связанной в твердых телах как кристаллизационная пода.

Что же случилось с этой водой (и другими летучими составляющими) со времени образования Луны в такое тело, которое мы знаем сегодня? Ответ во многом зависит от последующего увеличения температуры в недрах Луны. Это повышение температуры происходит благодаря выделению тепла при самопроизвольном распаде радиоактивных элементов. Эти элементы, если судить по аналогии с земной корой или хондритовыми метеоритами, должны находиться на Луне в заметных количествах (в особенности калий-10, торий-228, уран-235 и уран-238). Выходящий наружу поток этого «радиогенного» тепла, несомненно, очень сильно ослабляется из-за малой теплопроводности лунных пород. Результаты многочисленных расчетов потока тепла из недр Луны, в особенности в работах американского ученого Юри, не оставляют сомнений в том, что Лупа должна быть разогрета и что ее недра в настоящее время имеют температуру до 1000–1200 градусов Кельвина. Эта температура уже достаточна для испарения кристаллизационной воды из большинства твердых пород, содержащих «связанную» воду, и постепенной диффузии ее в виде перегретого пара через различные щели и трещины во внешнее пространство.

Если предыдущие аргументы и содержат какой-либо роковой недостаток, еще не выявленный сегодня, все же мало сомнений в том, что большая часть глубоких недр Луны (с температурой порядка 1000 градусов Кельвина) должна быть полностью обезвожена и высушена, а ее наружная кора, напротив, обогащена водой.

Но насколько близко эта вода могла подойти к лунной поверхности?

Судя по измерениям тепла, излучаемого Луной, поверхностные слои Луны совершенно холодные. На глубине меньше одного метра (куда тепло от нагревания солнечными лучами уже не проникает) по всей Луне господствует постоянная температура 230 ± 10 градусов Кельвина (примерно на 40 градусов ниже точки замерзания воды). Горячий пар, медленно пробирающийся через лунную кору во внешнее пространство, должен здесь конденсироваться в жидкость и превращаться в лед задолго до того, как он достигнет поверхности. Вдоль трещин в кристаллических породах, которые могут служить каналами для более быстрого выхода пара, образование льда происходит очень близко к лунной поверхности. Это может привести к таким изменениям строения лунной поверхности, которые, возможно, укажут земному наблюдателю на существование подповерхностных лунных ледников.

На недавнем симпозиуме по Луне в Ленинграде английский астроном Голд указал, что подобные подповерхностные ледники (покрытые пылью и различными обломками), возможно, наблюдаются нами в виде так называемых «лунных куполов» — небольших вздутий лунной поверхности, располагающихся обычно группами. Эти образования найдены в большом количестве на видимом полушарии Луны. Наибольшие из таких возвышенностей, обнаруженные по соседству с лунным кратером Коперник, имеют в поперечнике 20–25 километров, но большинство из них — по 3–6 километров в поперечнике и 100–300 метров в высоту. У лунных куполов есть заметное внешнее сходство с гидролакколитами[105] Аляски и Северной Канады, которые, быть может, являются их земными аналогами. Однако необходимы подробные исследования, прежде чем эти предположения встанут на более прочную основу.

Допустим, как крайний случай, что ювенильная вода, вырываясь из горячих недр Луны, обогащала поверхность случайными выбросами — в виде гейзеров. Такие явления с уверенностью до сих пор не наблюдались (да их и весьма трудно было бы обнаружить, за исключением весьма специальных обстоятельств), но у некоторых из наибольших лунных куполов имеются центральные углубления, которые, возможно, представляют собой жерла таких гейзеров, и если горячая вода временами извергается из этих гейзеров, то что же происходило с ней потом?