Новая эра исследования планет: что ученые обнаружили на обратной стороне Луны

Через семь месяцев после запуска американский роботизированный вездеход Perseverance успешно приземлился на Марс 18 февраля 2021 года. Посадка была частью миссии Mars2020 и была просмотрена миллионами людей во всем мире в прямом эфире, что свидетельствует о возобновлении глобального интереса к исследованию космоса. Вскоре за ним последовал китайский Tianwen-1, межпланетная миссия на Марс, состоящая из орбитального аппарата, посадочного модуля и вездехода под названием Zhourong.

Persistence и Zhourong были пятым и шестым планетоходами, развернутыми за последнее десятилетие. Первой из них была программа America's Curiosity, которая приземлилась на Марс в 2012 году, за ней последовали три миссии Китая Chang'E. В 2019 году спускаемый аппарат Chang'E-4 и его марсоход Yutu-2 были первыми человеческими объектами, приземлившимися на обратной стороне Луны – стороне, обращенной от Земли. Это стало важной вехой в исследовании планет, не менее важной, чем миссия Аполлона-8 в 1968 году, когда люди впервые увидели обратную сторону Луны.

Фото: https://www.earth.com/

Для анализа данных, полученных с марсохода Юту-2, который использовал георадар (GPR), ученые разработали инструмент, который может обнаруживать слои под поверхностью Луны с гораздо большей детализацией, чем когда-либо раньше. Он также смог дать представление о том, как развивалась планета.

Обратная сторона Луны имеет большое значение из-за ее интересных геологических образований, но эта скрытая сторона также блокирует весь электромагнитный шум от человеческой деятельности, что делает ее идеальным местом для строительства радиотелескопов.

Наземный радар

Орбитальные радары использовались в планетных науках с начала 2000-х годов, но недавние миссии марсоходов Китая и США были первыми, в которых на местах использовались наземные радары. Этот новаторский радар теперь должен стать частью научной полезной нагрузки будущих планетарных миссий, где он будет использоваться для картирования подповерхностных точек посадочных площадок и проливать свет на то, что происходит под землей.

Георадар также может извлекать важную информацию о типах планетарных почв и их подповерхностных слоях. Эту информацию можно использовать, чтобы получить представление о геологической эволюции области и даже оценить ее структурную стабильность для будущих планетных баз и исследовательских станций. Perseverance и Tianwen-1 в настоящее время активны, и первые георадарные изображения с Марса, как ожидается, будут опубликованы в 2022 году. Но первые доступные планетарные георадарные данные на месте были получены от Chang'E-3, E-4 и E-5 – лунные миссии, где он использовался для исследования структуры поверхностных слоев обратной стороны Луны и получения ценной информации о геологической эволюции этой области.

Несмотря на преимущества георадара, одним из основных недостатков является его неспособность обнаруживать слои с плавными границами между ними. Это означает, что постепенные изменения от одного слоя к другому остаются незамеченными, создавая ложное впечатление, что недра состоят из однородного блока, хотя на самом деле это может быть гораздо более сложная структура, представляющая совершенно иную геологическую историю.

Фото: https://hightech.fm/

Команда исследователей разработала новый метод, способный обнаруживать эти слои, используя радиолокационные сигнатуры скрытых камней и валунов. Недавно разработанный инструмент был использован для обработки данных георадара, захваченных марсоходом Yutu-2 компании Chang'E-4, который приземлился в кратере Фон Карман, части котловины Эйткена на южном полюсе Луны.

Бассейн Эйткена – самый большой и самый старый известный кратер, который, как полагают, был создан в результате удара метеороида, проникшего в кору Луны и поднявшего материалы из верхней мантии (внутренний слой чуть ниже нее). Этот инструмент обнаружил ранее невидимую слоистую структуру в первых 10 метрах лунной поверхности, которая считалась одним однородным блоком. Используя данный метод, теперь можно сделать более точные оценки глубины верхней поверхности лунного грунта, что является важным способом определения устойчивости и прочности грунтового основания для развития лунных баз и исследовательских станций.

Эта недавно обнаруженная сложная слоистая структура также предполагает, что небольшие кратеры более важны и, возможно, внесли гораздо больший вклад, чем считалось ранее, в материалы, нанесенные ударами метеоритов, и в общую эволюцию лунных кратеров. Это означает, что у нас будет более последовательное понимание сложной геологической истории нашего спутника, и мы сможем более точно предсказать, что находится под поверхностью Луны.