Кратер на Луне

Кратер на Луне — это чашеобразное или кольцеобразное углубление на поверхности естественного спутника Земли, образовавшееся в результате падения метеоритов, астероидов или комет (ударные кратеры), а также в результате вулканической активности (вулканические кратеры). Лунные кратеры являются доминирующей формой рельефа Луны, покрывая большую часть её поверхности, особенно на материковых возвышенностях.

История изучения

Первые наблюдения лунных кратеров были сделаны в начале XVII века, после изобретения телескопа. Английский астроном Томас Хэрриот и итальянский учёный Галилео Галилей независимо друг от друга зарисовали лунную поверхность, отметив на ней тёмные пятна (моря) и светлые области с многочисленными кольцевыми структурами. В течение последующих столетий астрономы, такие как Джованни Риччоли и Франческо Гримальди, составили первые подробные карты Луны, присвоив кратерам названия в честь известных учёных, философов и путешественников.

Долгое время господствовала вулканическая теория происхождения кратеров, согласно которой они представляли собой жерла древних лунных вулканов. Однако в середине XX века, с развитием космических исследований и получением снимков обратной стороны Луны, а также в ходе подготовки к пилотируемым экспедициям, была окончательно доказана метеоритно-ударная гипотеза. Изучение образцов лунного грунта, доставленных на Землю советскими автоматическими станциями «Луна» и американскими астронавтами программы «Аполлон», подтвердило, что подавляющее большинство кратеров образовались в результате импактных событий.

Классификация и виды

Лунные кратеры классифицируются по нескольким признакам: размеру, морфологии, возрасту и происхождению.

По происхождению

• Ударные (импактные) кратеры: Образуются при столкновении космического тела с поверхностью Луны. Составляют абсолютное большинство всех кратеров. Их размер варьируется от микроскопических (микрократеры на частицах реголита) до гигантских бассейнов диаметром более 1000 км.
• Вулканические кратеры: Встречаются значительно реже. Представляют собой кальдеры или жерла потухших вулканов. Отличаются от ударных более правильной округлой формой, отсутствием центральной горки и вала, а также наличием лавовых потоков вокруг. Примеры — кратер Мариус на видимой стороне и некоторые образования в районе плато Аристарх.

По морфологии

В зависимости от размера и степени сохранности выделяют несколько типов ударных кратеров:

• Малые кратеры (диаметром до 10–15 км): Имеют простую чашеобразную форму с гладкими внутренними стенками и относительно плоским дном. Вал чётко выражен, центральная горка отсутствует.
• Сложные кратеры (диаметром от 15–20 до 200–300 км): Характеризуются наличием центральной горки или группы пиков, образовавшихся в результате упругого отскока пород после удара. Внутренние стенки террасированы, дно относительно плоское. Примеры: кратеры Коперник, Тихо, Аристарх.
• Многокольцевые бассейны (диаметром более 300 км): Крупнейшие ударные структуры, имеющие не один, а несколько концентрических валов. Дно таких бассейнов часто залито лавой, образуя лунные моря. Классический пример — бассейн Восточный (Mare Orientale) на западном краю видимой стороны. Другие примеры: Море Дождей, Море Кризисов.

По возрасту

Относительный возраст кратера определяется по степени его разрушенности (эрозии) и наложению более молодых кратеров на его структуру. Выделяют три основные эпохи:

• Донектарский период: Древнейшие кратеры, сильно разрушенные, часто сглаженные последующими ударами. Практически не сохранились в первозданном виде.
• Нектарский период: Кратеры, образовавшиеся в эпоху интенсивной бомбардировки (около 3,8–4,1 млрд лет назад). Часто имеют хорошо сохранившиеся валы, но их дно может быть частично залито лавой.
• Имбрийский период: Кратеры, возникшие после образования Морей Дождей и Ясности. Многие из них имеют яркие лучевые системы (например, кратер Коперник).
• Эратосфенский период: Молодые кратеры с хорошо выраженными валами, но без лучевых систем (например, кратер Эратосфен).
• Коперниковский период: Самые молодые кратеры (возраст менее 1 млрд лет). Отличаются яркими лучевыми системами, которые хорошо видны в телескоп. Примеры: кратеры Тихо, Коперник, Кеплер.

Устройство и характеристики

Типичный ударный кратер имеет следующее строение:

• Вал (краевой вал): Кольцевое возвышение, окружающее кратер. Образуется из выброшенного при ударе материала (брекчии, расплавленной породы). Высота вала может достигать нескольких километров.
• Дно (чаша кратера): Углубление внутри вала. У малых кратеров оно чашеобразное, у сложных — плоское, часто с центральной горкой.
• Центральная горка (пик): Возвышение в центре дна сложных кратеров. Образуется из пород, поднятых с глубины в результате упругой деформации.
• Лучевая система: Светлые полосы, расходящиеся радиально от кратера. Состоят из выброшенного при ударе материала (реголита, пород). Хорошо видны только у молодых кратеров.
• Внутренние стенки: Крутые склоны, часто террасированные из-за обрушения пород.
• Внешние склоны: Более пологие, чем внутренние, покрытые выбросами.

Средняя глубина кратера обычно составляет около 1/10–1/20 его диаметра. Например, кратер диаметром 100 км может иметь глубину около 4–5 км. Крупные кратеры (бассейны) могут иметь глубину до 6–8 км.

Крупнейшие кратеры

На Луне выделяют несколько гигантских ударных бассейнов, которые часто называют «лунными морями» (лат. Mare) из-за их тёмного, залитого лавой дна.

• Бассейн Южный полюс — Эйткен: Крупнейший известный ударный кратер в Солнечной системе. Расположен на обратной стороне Луны, его диаметр составляет около 2500 км, а глубина — до 12 км. Является объектом пристального изучения, так как его дно содержит породы, поднятые с больших глубин.
• Море Дождей (Mare Imbrium): Один из крупнейших бассейнов на видимой стороне. Диаметр около 1100 км. Образовался около 3,8 млрд лет назад в результате падения астероида диаметром около 100 км.
• Море Ясности (Mare Serenitatis): Бассейн диаметром около 700 км. Также является древним ударным кратером, частично заполненным лавой.
• Море Кризисов (Mare Crisium): Бассейн диаметром около 550 км. Отличается чётко выраженным валом и относительно ровным дном.

Значение и исследования

Изучение лунных кратеров имеет фундаментальное научное значение. Они являются «летописью» истории Солнечной системы, позволяя определить хронологию метеоритной бомбардировки и эволюцию планетных тел. По плотности кратеров на разных участках лунной поверхности учёные оценивают относительный возраст геологических образований.

Кратеры также служат естественными «зондами» для изучения внутреннего строения Луны. Выбросы из крупных кратеров содержат породы, поднятые с глубины, что позволяет изучать состав лунной коры и мантии без бурения.

В XXI веке интерес к кратерам возрос в связи с планами по освоению Луны. Кратеры в приполярных областях, находящиеся в зоне вечной тени, могут содержать значительные запасы водяного льда, который может быть использован как источник воды, кислорода и ракетного топлива. Например, кратер Шеклтон на южном полюсе Луны является одним из приоритетных мест для будущих лунных баз.

Интересные факты

• Кратеры на обратной стороне Луны в среднем крупнее и глубже, чем на видимой, что связано с различиями в толщине коры.
• Самый яркий кратер на Луне — кратер Аристарх. Его альбедо (отражательная способность) значительно выше, чем у окружающей поверхности.
• Существуют кратеры, которые имеют не круглую, а слегка вытянутую форму. Это указывает на то, что удар произошёл под очень острым углом к поверхности.
• Некоторые кратеры, например, кратер Платон, имеют очень тёмное дно, которое почти не отражает свет. Это связано с тем, что дно заполнено тёмной базальтовой лавой.
• Кратеры на Луне, как правило, не имеют названий, если они меньше 1 км в диаметре. Исключения делаются для особо примечательных малых кратеров.

Источники

• Шевченко В. В. «Луна и её наблюдение». — М.: Наука, 1983.
• Родионова Ж. Ф., Шевченко В. В. «Луна: от открытия до освоения». — М.: Знание, 1987.
• Мельников О. А. «Луна: геология и минералогия». — М.: Наука, 1984.
• Данные миссий Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и Clementine.
• Статьи из научных журналов «Nature», «Science», «Icarus» за 2000–2023 гг.