Pourquoi le succès de l'exploration de la Lune dépend directement de la "bataille des hypothèses" sur son origine
Parmi les théories sur l'origine de Selena, une lutte sérieuse se déroule depuis longtemps: les scientifiques américains pensent qu'elle a été "assommée" de la Terre par l'impact d'une ancienne planète morte, et de leurs collègues de Russie et d'Israël - qu'il n'y a pas eu de collisions eschatologiques de planètes. La façon dont les terriens exploreront la Lune dépend de celui d'entre eux qui a raison.
À première vue, l'agitation autour du satellite terrestre est mystérieuse. D'une part, la colonisation de la Lune n'a guère de sens: sa superficie (environ 1/14 de la superficie de la Terre) est approximativement égale à la superficie des déserts tropicaux et arctiques de la Terre; pendant ce temps, même les déserts terrestres sont maîtrisés très lentement, et le développement de la lune coûtera un ordre de grandeur de plus. L'opinion des passionnés selon laquelle il y a de l'hélium-3 là-bas et que c'est une raison valable pour l'exploration de la Lune est en contradiction avec le fait bien connu: une réaction thermonucléaire énergétiquement favorable n'a pas encore été obtenue même pour le deutérium, tandis que l'allumage de l'hélium-3 est d'un ordre de grandeur plus lourd et se situe à l'extérieur. avenir prévisible de l’humanité. D'un autre côté, une puissance après l'autre prévoit de nouveaux atterrissages sur la lune cette année. La question est: pourquoi?
La bonne réponse à cette question est simple: une course scientifique et de ressources est «mêlée» à la course du prestige. Si les hypothèses non américaines sur l'origine du satellite terrestre sont correctes, il y a beaucoup d'eau là-bas, et sous une forme de glace d'eau propice au développement. En présence d'eau, des cultures terrestres peuvent être cultivées sur le régolithe lunaire - de telles expériences ont déjà été menées avec succès. Avec de l'eau et de la nourriture, ainsi qu'avec une source d'oxygène, il sera beaucoup, beaucoup plus facile et moins cher d'étudier et de maîtriser la Lune que dans le cas où tout doit être transporté depuis la Terre. Nous soulignons que la fondation de la base ne signifie pas la colonisation. Les îles de l'Arctique et l'Antarctique ne peuvent pas être densément peuplées, mais il y a des bases là-bas. Ils sont nécessaires pour des raisons de recherche, militaires et logistiques. La lune a six fois moins de gravité que la terre. Cela signifie qu'il est plus facile (vous avez besoin de dix fois moins de carburant) de soulever le carburant et l'oxydant,obtenu à partir de la même eau - par exemple, pour ravitailler les navires volant vers Mars. Mais pour commencer à planifier des bases lunaires, vous devez d'abord savoir: qui a raison? La Lune est-elle vraiment sèche?
Megawar: comment est née l'idée de la collision de la Terre avec une autre planète
Il vaut la peine de regarder le système solaire tel qu'il était connu en 1975, lorsque les Américains Hartman et Davis ont formulé la théorie de la mégacollision Terre-Teia. Dans cette année lointaine, Charon n'a pas encore été découvert et exactement deux types de satellites étaient connus dans tout le système solaire: ceux qui sont radicalement plus petits que leurs planètes (Phobos et Deimos, satellites des planètes géantes) et la Lune. Elle était le seul satellite connu à l'époque, dont la masse représentait plus d'un pour cent de la masse de sa planète.
Le caractère inhabituel de ce satellite nécessitait également une théorie non standard de son origine, d'autant plus que les hypothèses maladroites du prédécesseur, comme la séparation d'une pièce de la Terre sous l'action alléguée de son ancienne rotation rapide (l'hypothèse de Darwin, fils de Charles Darwin), étaient quelque peu naïves et facilement réfutables. Cette hypothèse et des hypothèses similaires expliquent mal le fait que le noyau de fer de la Lune est petit par rapport à la Terre et qu'il n'y a pas d'eau (comme on le croyait à l'époque).
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En fait, à cette époque, de l'eau dans la roche lunaire avait déjà été découverte: l'Apollo a amené le sol sur Terre, où de l'eau a été trouvée dans les années 60. Mais il a été attribué à la pollution terrestre ou aux météorites. Des preuves directes provenant de détecteurs d'ions qui ont détecté de l'eau près de l'Apollo ont également été attribuées à la pollution terrestre. Dans la géologie lunaire, un phénomène plus souvent attribué aux sciences humaines a été déclenché - les scientifiques ont rejeté les faits empiriques, car ils ne cadraient pas avec les théories alors existantes sur l'origine de Selena: dans chacune d'elles, elle a d'abord fondu, c'est-à-dire qu'elle a dû perdre de l'eau. La science de cette époque ne supposait qu'une seule variante de l'eau frappant la lune - avec des comètes. Mais dans l'eau cométaire, le rapport du deutérium à l'hydrogène est différent, et dans l'eau trouvée sur la Lune par les Américains, le rapport de ces isotopes d'hydrogène était le même que sur Terre. La théorie de l'époque ne le permettait pas,pourquoi tout a été attribué à la «pollution de la terre», et Selena a été déclarée complètement sans eau.
Cependant, d'autres caractéristiques du sol lunaire par la pollution terrestre n'ont pu être expliquées. Il s'agit d'une teneur plus faible en titane et autres éléments relativement lourds.
Collision de la Terre avec une autre planète.
C'est alors, en 1975, que l'hypothèse du méga-impact (méga-impact) est née aux USA. Selon lui, l'ancienne planète Theia il y a 4,5 milliards d'années est entrée en collision avec la Terre et un impact super-puissant a projeté une grande quantité de matériaux des deux planètes dans l'espace. La lune s'est formée à partir des débris au fil du temps. Le satellite terrestre a été obtenu non pas "primaire" (comme, par exemple, les satellites de Jupiter), mais "secondaire", résultant de la collision de grands corps célestes. La question a été supprimée de savoir pourquoi la masse de Selena est si grande par rapport à la masse de la Terre elle-même - bien plus que celle des satellites d'autres planètes du système solaire.
Mega Impact a également facilement expliqué pourquoi il y avait peu d'éléments lourds sur la Lune (ce qui était vrai) et pas d'eau du tout (qui, après les vols Apollo, était une ignorance obstinée des faits). Les couches supérieures de la Terre contiennent peu d'éléments lourds - la plupart d'entre eux se sont enfoncés dans le noyau et les couches inférieures de magma. Lorsque les planètes sont entrées en collision, les débris auraient dû exploser à des milliers de degrés. Leur eau s'évaporerait et s'envolerait dans l'espace. Lorsque les débris refroidis ont formé la lune, ils auraient dû être complètement secs maintenant.
Il semble que quelqu'un a manqué
L'hypothèse avait l'air très bien pendant trois années entières. Mais déjà en 1978, Charon, un satellite de Pluton, a été découvert. Si la Lune est 80 fois moins massive que la Terre, alors Charon n'est que neuf fois plus léger que Pluton. Il s'est avéré qu'il n'y avait rien d'unique dans l'apparence de la lune. Une question naturelle s'est posée: comment est-ce possible, puisque la collision de grandes planètes comme Theia et la Terre doit être un événement rare?
Vue d'artiste de Charon depuis la surface de Pluton.
L'analyse des roches lunaires en laboratoire et les premières données sur les météorites d'origine extraterrestre ont été encore plus gênantes. Il s'est avéré que seule la Lune est isotopiquement indiscernable de la Terre, et toutes les autres planètes du système solaire sont clairement différentes. Comment cela est-il arrivé si Selena contient soi-disant la substance d'une autre planète - l'hypothétique ancienne Théia?
Pour expliquer la contradiction, l'hypothèse du méga-choc a été modifiée: le lieu de naissance de Teia a été considéré … l'orbite terrestre, donc la composition isotopique des deux planètes est la même. Apparemment, deux planètes se sont formées dessus à la fois, qui sont ensuite entrées en collision. On ne savait pas pourquoi deux planètes sont apparues sur l'orbite de la Terre, et une à la fois sur les orbites d'autres planètes du système.
Les géologues ont également ajouté des problèmes. Une question légitime s'est posée: si la méga collision de deux planètes chauffait la Terre et ses débris, d'où venait l'eau sur la planète? De toute évidence, il aurait dû s'évaporer. La théorie des méga-impacts était déjà devenue extrêmement populaire, ils ne voulaient pas l'abandonner, alors l'idée a été avancée que l'eau est apparue plus tard sur Terre - elle a été apportée par des comètes qui sont tombées sur la planète pendant des milliards d'années. Mais on a vite découvert que le rapport des isotopes de l'hydrogène et de l'oxygène dans l'eau cométaire est très différent du même rapport dans l'eau terrestre. L'eau des astéroïdes est plus similaire, mais il y en a très peu sur eux, c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas être la source des océans de la Terre.
Enfin, au 21ème siècle, des traces d'eau ont commencé à être trouvées sur la lune. Et lorsque les partisans de l'hypothèse du méga-choc ont suggéré que les comètes apportaient cette eau, les géologues néerlandais ont montré que les roches lunaires n'auraient pas pu se former dans leur forme actuelle sans la présence d'eau dès le début de la formation du satellite. La situation a été aggravée par les astronomes russes: à leur avis, une collision typique d'une comète avec la Lune entraîne le départ de plus de 95% de l'eau vers l'espace.
Mieux encore, la situation a été reflétée dans l'article de 2013 avec le titre révélateur «La théorie de l'impact est épuisée».
Comment le marteau astéroïde a construit la lune
En 2007, les travaux du célèbre physicien N. Gorkavy "Formation de la Lune et des astéroïdes binaires" ont été publiés, qui ont montré pour la première fois que le mécanisme de formation de la Lune n'est pas unique - au contraire, il a engendré un grand nombre de satellites dans le système solaire. Seuls ces satellites se sont formés principalement dans des astéroïdes, et non dans des planètes plus massives.
Le scénario d'apparition des satellites astéroïdes et de la Lune est simple. Les toutes premières collisions avec des astéroïdes d'une taille de 10 à 1000 kilomètres forment un anneau de débris éjectés autour de la planète, dont la vitesse est supérieure à la première cosmique (c'est-à-dire qu'ils ne peuvent pas retomber rapidement). Les frappes ultérieures d'astéroïdes augmentent rapidement la masse du disque - ses débris "interceptent" de nouveaux débris volant au large de la planète. Ceux qui ont volé dans le sens opposé au sens de rotation du disque et de la planète, à cause de la collision avec les débris du disque, perdent leur vitesse et retombent sur la planète. Ceux qui volent dans la même direction que le disque et la planète tournent - rejoignent le disque. Plus sa masse est importante, plus il y a de débris assommés par de nouveaux astéroïdes, il peut capturer. De plus en plus de collisions, les vieux débris dans le disque perdent de l'énergie et de la vitesse, il devient plus facile pour eux de "coller ensemble" lors de l'impact,sans dispersion après collision. Ainsi, un grand satellite commence à se former dans le disque.
Dans un tel scénario, ni la Terre ni les débris assommés ne chauffent à des milliers de degrés, c'est-à-dire que l'eau de la Terre ne bouillonne ni dans les océans de la Terre ni dans le cadre de la lune. Et les isotopes dans leurs roches solides coïncident, parce que Selene, il s'avère, provient principalement des débris de la terre.
Il devient facile de comprendre l'origine des mers lunaires du côté de la Lune faisant face à la Terre (il y a environ 3-4 milliards d'années, de la lave s'est déversée sur la surface de la Lune et, gelée, a formé des mers sombres couvrant 16% de la surface lunaire et situées du côté visible de la Lune). Si la Lune "intercepte" tous les débris chassés de la Terre par des astéroïdes, alors elle devrait les "attraper" avec le côté tourné vers la Terre. Par conséquent, il y a beaucoup moins de mers lunaires du côté de l'ombre du satellite.
Comme c'est souvent le cas avec les hypothèses à notre époque, plusieurs groupes scientifiques peuvent faire la même découverte, car il existe de nombreux articles dans des revues à comité de lecture et tous les scientifiques n'ont pas assez de temps pour les lire. Les conclusions de Gorkavy ont été «redécouvertes» en 2014 par un groupe d'astronomes de Moscou, et en 2015 par un israélien. Jusqu'à présent, cette hypothèse n'est pas acceptée uniquement aux États-Unis, mais ce n'est qu'une question de temps. Les contradictions de l'hypothèse du méga-impact sont insolubles, tandis que la nouvelle ne montre pas encore de contradictions avec la réalité observée.
Comment la nouvelle théorie changera la pratique de l'étude et de l'exploration de la lune
Si la Lune a été formée à partir d'un matériau terrestre, il doit y avoir des éléments légers dessus. L'eau de la surface s'est rapidement évaporée, mais il n'y a pas de soleil dans les zones circumpolaires (surtout dans les cratères). Les données radar soutiennent cette hypothèse. Cela signifie que des événements qui semblent remonter à des milliards d'années sont d'une importance vitale aujourd'hui. Si l'eau lunaire était un produit de comètes, elle serait rare et elle ne serait guère conservée sous la forme de quantités notables de glace pure.
Entrées de tubes de lave, à l'intérieur desquels il peut y avoir beaucoup de glace d'eau.
Ce qui est important, en plus des cratères circumpolaires, il existe d'autres endroits sur la planète où la présence d'éléments légers est possible - des tubes de lave. Dans des conditions de faible gravité lunaire, ces grottes volcaniques ont un diamètre allant jusqu'à des centaines de mètres et leur longueur est mesurée en kilomètres. Une couche de sol de 10 mètres protège complètement l'intérieur des grottes du rayonnement cosmique et leur température est toujours stable. Des chercheurs américains suggèrent que là, comme dans un certain nombre de tubes de lave de la Terre, il peut y avoir de la glace d'eau pure. Il y a de nombreuses entrées aux tubes de lave lunaires (photo ci-dessus). Il n'y a pas de meilleur endroit pour une base de recherche lunaire.
Cratère dans la mer de la tranquillité (Mare Tranquillitatis).
À la lumière de nouvelles données, il est nécessaire d'explorer la Lune non pas à de basses latitudes, comme l'ont fait les Américains dans les années 60-70, mais dans des endroits complètement différents - plus près des pôles. C'est là, d'ailleurs, comme il est facile de s'en convaincre, que les Indiens et autres nouveaux participants à la course lunaire envoient leurs véhicules. Dans toute tentative de créer une base lunaire, la glace d'eau sera une ressource précieuse. De plus, dans la zone quasi-polaire de la Lune, la lumière du soleil brille à certains endroits pendant plus de 95% de la durée de l'année. Cela simplifiera davantage la base. Il est clair que personne ne déclarera les morceaux du satellite comme la propriété de l'état terrestre, mais, comme pour les bases arctiques, celui qui sera le premier à prendre pied dans un endroit avantageux aura de grands avantages à étudier la lune.
Ainsi, la théorie américaine de la formation de la Lune lors d'une collision interplanétaire prétend que Selena est un morceau de pierre sec, où il y a peu d'eau et c'est seulement alluvial. Le russe et plus tard israélien postulent que le satellite de la Terre est issu de nombreux impacts de petits astéroïdes et est donc riche en eau. Celui qui est le premier à découvrir laquelle des théories est correcte aura une grande longueur d'avance dans le développement de l'eau lunaire. C'est elle qui deviendra une ressource clé, sans laquelle ni la base lunaire en particulier, ni une étude détaillée de la Lune en général ne sont possibles.
