Наша Луна — молчаливая спутница Земли — сегодня кажется геологически мёртвым и спокойным телом, покрытым миллионами кратеров. Но недавние открытия ставят под сомнение это представление.
Новые данные, основанные на анализе лунных пород и компьютерных моделях, позволяют предположить, что в далёком прошлом Луна могла переживать мощную вулканическую активность, сравнимую с тем, что происходит на Ио — огненном спутнике Юпитера, признанном самым вулканически активным телом в Солнечной системе.
По современным теориям, Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения протопланеты размером с Марс с молодой Землёй. Образовавшиеся обломки образовали диск, из которого вскоре сформировался спутник. На ранних стадиях своего существования Луна находилась гораздо ближе к Земле, чем сейчас. В этот период на неё действовали чрезвычайно сильные приливные силы, способные вызывать значительный внутренний нагрев. По мнению учёных, именно эти силы могли запустить серию катастрофических вулканических процессов.
Одно из недавних исследований, опубликованное в журнале Nature под руководством планетолога Фрэнсиса Ниммо, предполагает, что гравитационное воздействие Земли вызывало деформации недр Луны. Эти циклические сжатия и растяжения вызывали трение между породами, разогревая внутренние слои до температур плавления и формируя обширные магматические очаги. Именно так, по мнению авторов, на Луне могли начаться масштабные вулканические извержения. Аналогичный механизм сегодня наблюдается на Ио, чья поверхность бурлит лавой благодаря мощным приливным силам со стороны Юпитера и его соседних спутников.
Параллели между Луной и Ио: что говорят данные
Ио — ближайший к Юпитеру из его четырёх крупнейших спутников — представляет собой настоящий вулканический ад. Его поверхность усеяна активными кратерами, из которых серо-оранжевая лава выбрасывается в космос на сотни километров. Такие экстремальные условия вызваны непрерывным приливным нагревом. Гравитационные взаимодействия между Юпитером, Ио, Европой и Ганимедом постоянно растягивают Ио, вызывая внутренние деформации и трение в мантии, что генерирует достаточно тепла для постоянных извержений.
Исследователи предполагают, что на ранней Луне происходил схожий процесс. Около 4,35 миллиарда лет назад, когда спутник находился в 4-5 раз ближе к Земле, чем сегодня, его внутренности подвергались значительным приливным нагрузкам. Это могло привести к повторному расплавлению мантии и формированию обширных лавовых потоков. Подтверждение этой гипотезы дают лунные базальтовые равнины — так называемые «моря», заполнившие ударные кратеры. Их появление связано с излиянием лавы, происходившим миллиарды лет назад.
Кроме того, в лунных породах, доставленных на Землю миссиями «Аполлон», обнаружены кристаллы, сформировавшиеся в условиях высоких температур и давления, типичных для активных магматических процессов. Это говорит о том, что Луна пережила не один эпизод вулканизма. Однако в отличие от Ио, чья поверхность постоянно обновляется, Луна постепенно остывала. С увеличением расстояния до Земли приливное воздействие уменьшалось, и вулканическая активность постепенно сошла на нет, оставив после себя следы в виде равнин, лавовых трубок и затвердевших потоков.
Что вулканическое прошлое Луны говорит о Солнечной системе
Понимание ранней геологической активности Луны помогает учёным не только реконструировать её собственную эволюцию, но и расширить представление о формировании спутников и планет во всей Солнечной системе. Сценарий с приливным нагревом может объяснить наличие подповерхностных океанов на других спутниках — таких, как Европа, Энцелад или Титан. Если Луна в прошлом действительно была вулканически активной из-за приливных сил, то этот механизм может быть универсальным.
Сегодня исследователи активно изучают спутники Юпитера с помощью миссии Juno, в том числе планируются близкие пролёты мимо Ио. Эти наблюдения помогают понять, как гравитационные взаимодействия влияют на внутреннюю структуру и поведение спутников. Они также позволяют глубже осознать, что многие процессы, ранее считавшиеся уникальными для одного небесного тела, могут быть общими для различных объектов в разных уголках Солнечной системы.
Несмотря на то что в настоящее время Луна выглядит безжизненной и неподвижной, её поверхность хранит память о бурной молодости, когда извергались потоки лавы, бушевали вулканы и происходили тектонические трансформации. Возможно, понимание этих процессов позволит по-новому взглянуть не только на историю Луны, но и на потенциал геологической активности других спутников — как в прошлом, так и в будущем.