Por que o sucesso da exploração da Lua depende diretamente da "batalha de hipóteses" sobre sua origem
Entre as teorias sobre a origem da Selena, há muito que se trava uma séria luta: os cientistas americanos acreditam que ela foi "nocauteada" da Terra pelo golpe de um antigo planeta morto, e seus colegas da Rússia e de Israel - que não houve colisões escatológicas de planetas. Como os terráqueos vão explorar a Lua depende de qual deles está certo.
À primeira vista, a agitação em torno do satélite da Terra é misteriosa. Por um lado, a colonização da Lua dificilmente faz sentido: sua área (cerca de 1/14 da área da Terra) é aproximadamente igual à área dos desertos tropicais e árticos da Terra; enquanto isso, mesmo os desertos terrestres estão sendo controlados muito lentamente, e o desenvolvimento da lua custará uma ordem de magnitude a mais. A opinião dos entusiastas de que existe hélio-3 ali e é um motivo válido para a exploração da Lua está em contradição com o fato bem conhecido: uma reação termonuclear energeticamente favorável ainda não foi alcançada nem mesmo para o deutério, enquanto a ignição do hélio-3 é uma ordem de magnitude mais pesada e está fora futuro previsível da humanidade. Por outro lado, uma potência após a outra está planejando novos pousos na lua este ano. A questão é: por quê?
A resposta correta para essa pergunta é simples: uma corrida científica e de recursos é "misturada" com a corrida de prestígio. Se as hipóteses não americanas sobre a origem do satélite terrestre estiverem corretas, há muita água ali, e em uma forma de gelo de água que é conveniente para o desenvolvimento. Na presença de água, as safras terrestres podem ser cultivadas no rególito lunar - tais experimentos já foram realizados com sucesso. Com água e comida, assim como com uma fonte de oxigênio, será muito, muito mais fácil e barato estudar e dominar a Lua do que no caso em que tudo deve ser transportado da Terra. Ressaltamos que a fundação da base não significa colonização. As ilhas árticas e a Antártica não podem ser densamente povoadas, mas existem bases lá. Eles são necessários para fins de pesquisa, militares e logísticos. A lua tem seis vezes menos gravidade que a terra. Isso significa que é mais fácil (você precisa de dez vezes menos combustível) levantar o combustível e o oxidante,obtido da mesma água - por exemplo, para reabastecer navios que voam para Marte. Mas para começar a planejar bases lunares, primeiro você precisa descobrir: quem está certo? A Lua está realmente seca?
Megawar: como nasceu a ideia de a Terra colidir com outro planeta
Vale a pena olhar para o sistema solar como era conhecido em 1975, quando os americanos Hartman e Davis formularam a teoria da megacolisão Terra-Teia. Naquele ano distante, Caronte ainda não havia sido descoberto e exatamente dois tipos de satélites eram conhecidos em todo o sistema solar: aqueles que são radicalmente menores que seus planetas (Fobos e Deimos, satélites dos planetas gigantes), e a Lua. Ela era o único satélite conhecido na época, cuja massa era superior a um por cento da massa de seu planeta.
A natureza incomum desse satélite também exigia uma teoria atípica de sua origem, especialmente porque as desajeitadas hipóteses predecessoras, como a separação de um pedaço da Terra sob a alegada ação de sua antiga rotação rápida (a hipótese de Darwin, filho de Charles Darwin), eram um tanto ingênuas e facilmente refutadas. Essa e outras hipóteses semelhantes explicavam mal o fato de o núcleo de ferro da Lua ser pequeno em comparação com a Terra, e não haver água (como se acreditava na época).
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Na verdade, naquela época, a água na rocha lunar já havia sido descoberta: a Apollo trouxe o solo para a Terra, onde a água foi encontrada nos anos 60. Mas foi atribuído à poluição terrestre ou meteoritos. Provas diretas de detectores de íons que detectaram água perto da Apollo também foram atribuídas à poluição terrestre. Na geologia lunar, desencadeou-se um fenômeno que é mais comumente atribuído às humanidades - os cientistas rejeitaram os fatos empíricos, por não se enquadrarem nas teorias então existentes sobre a origem da Selena: em todas elas primeiro derreteu, ou seja, teve que perder água. A ciência da época presumia apenas uma variante da água atingindo a lua - os cometas. Mas na água cometária, a proporção de deutério para hidrogênio é diferente, e na água encontrada na Lua pelos americanos, a proporção desses isótopos de hidrogênio era a mesma que na Terra. A teoria da época não permitia isso,porque tudo foi atribuído à "poluição da terra", e Selena foi declarada completamente sem água.
No entanto, outras características do solo lunar pela poluição terrestre não puderam ser explicadas. Estamos falando de um menor teor de titânio e outros elementos relativamente pesados nele.
Colisão da Terra com outro planeta.
Foi então, em 1975, que a hipótese do mega-impacto (mega-impacto) nasceu nos EUA. De acordo com ele, o antigo planeta Theia, 4,5 bilhões de anos atrás, colidiu com a Terra e um impacto superpoderoso jogou uma grande quantidade de material de ambos os planetas para o espaço. A lua se formou a partir dos escombros ao longo do tempo. O satélite terrestre foi obtido não "primário" (como, por exemplo, os satélites de Júpiter), mas "secundário", surgindo da colisão de grandes corpos celestes. Foi removida a questão de por que a massa de Selena é tão grande em comparação com a massa da própria Terra - muito mais do que a dos satélites de outros planetas do sistema solar.
Mega Impact também explicava facilmente por que havia poucos elementos pesados na Lua (o que era verdade) e nenhuma água (o que, depois dos voos da Apollo, era uma ignorância obstinada dos fatos). As camadas superiores da Terra contêm poucos elementos pesados - a maioria deles afundou no núcleo e nas camadas inferiores de magma. Quando os planetas colidiram, os destroços deveriam ter explodido em milhares de graus. Qualquer água deles evaporaria e voaria para o espaço. Quando os detritos resfriados formaram a lua, eles deveriam estar completamente secos agora.
Parece que alguém perdeu
A hipótese parecia muito boa por três anos inteiros. Mas já em 1978, Charon, um satélite de Plutão, foi descoberto. Se a Lua é 80 vezes menos massiva que a Terra, então Caronte é apenas nove vezes mais leve que Plutão. Acontece que não há nada de único na aparência da lua. Uma questão natural surgiu: como isso é possível, já que a colisão de grandes planetas como Theia e a Terra deve ser um evento raro?
Uma visão artística de Caronte da superfície de Plutão.
Ainda mais inconveniente foi a análise de rochas lunares em laboratórios e os primeiros dados sobre meteoritos de origem alienígena. Descobriu-se que apenas a Lua é isotopicamente indistinguível da Terra, e todos os outros planetas do sistema solar são claramente diferentes. Como isso aconteceu se Selena supostamente contém a substância de outro planeta - o hipotético antigo Theia?
Para explicar a contradição, a hipótese do mega-choque foi modificada: o local de nascimento de Teia foi considerado … a órbita da Terra, portanto a composição isotópica dos dois planetas é a mesma. Supostamente, dois planetas se formaram ao mesmo tempo, que então colidiram. Não ficou claro por que dois planetas apareceram na órbita da Terra e um de cada vez nas órbitas de outros planetas do sistema.
Os geólogos também acrescentaram problemas. Uma questão legítima surgiu: se a megacolisão de dois planetas aqueceu a Terra e seus escombros, de onde veio a água do planeta? Por todas as contas, deveria ter evaporado. A teoria do megacompacto já se popularizou muito, não queriam abandoná-la, então surgiu a ideia de que a água apareceu na Terra depois - foi trazida por cometas que caíram no planeta por bilhões de anos. Mas logo foi descoberto que a proporção de isótopos de hidrogênio e oxigênio na água cometária é muito diferente da mesma proporção na água terrestre. A água dos asteróides é mais semelhante, mas há muito pouco sobre eles, ou seja, eles não podem ser a fonte dos oceanos da Terra.
Finalmente, no século 21, vestígios de água começaram a ser encontrados na lua. E quando os proponentes da hipótese do mega-impacto sugeriram que os cometas trouxeram essa água, os geólogos holandeses mostraram que as rochas lunares não poderiam ter se formado em sua forma atual sem a presença de água desde o início da formação do satélite. A situação foi agravada pelos astrônomos russos: em sua opinião, uma colisão típica de um cometa com a Lua leva à saída de mais de 95% da água de volta ao espaço.
O melhor de tudo é que a situação foi refletida no artigo de 2013 com a manchete reveladora "A teoria do impacto se exauriu".
Como o martelo de asteróide construiu a lua
Em 2007, foi publicado o trabalho do famoso físico N. Gorkavy "A Formação da Lua e Asteróides Binários", que mostrou pela primeira vez que o mecanismo de formação da Lua não é único - pelo contrário, deu origem a um grande número de satélites no sistema solar. Apenas esses satélites foram formados principalmente em asteróides, e não em planetas mais massivos.
O cenário para o aparecimento dos satélites de asteróides e da Lua é simples. As primeiras colisões com asteróides de 10-1000 quilômetros de tamanho formam um anel de destroços ejetados ao redor do planeta, a velocidade do qual é maior do que a primeira cósmica (isto é, eles não podem retroceder rapidamente). Ataques subsequentes de asteróides aumentam rapidamente a massa do disco - seus detritos "interceptam" novos fragmentos voando para fora do planeta. Aqueles que voaram na direção oposta à direção de rotação do disco e do planeta, a partir da colisão com os destroços do disco, perdem sua velocidade e caem de volta para o planeta. Aqueles que voam na mesma direção em que o disco e o planeta giram - juntam-se ao disco. Quanto mais massa, mais destroços são eliminados por novos asteróides que ele pode capturar. A partir de mais e mais colisões, resíduos antigos no disco perdem energia e velocidade, torna-se mais fácil para eles "grudarem" no impacto,sem espalhar após a colisão. Assim, um grande satélite começa a se formar no disco.
Em tal cenário, nem a Terra nem os destroços eliminados aquecem até milhares de graus, ou seja, a água da Terra não evapora nem nos oceanos da Terra nem como parte da lua. E os isótopos em suas rochas sólidas coincidem, porque o Selene, ao que parece, surgiu principalmente dos detritos da terra.
Torna-se fácil entender a origem dos mares lunares na parte da Lua voltada para a Terra (cerca de 3-4 bilhões de anos atrás, a lava derramou na superfície da Lua e, congelada, formou mares escuros cobrindo 16% da superfície lunar e localizados no lado visível da Lua). Se a Lua "interceptar" todos os destroços expulsos pelos asteróides da Terra, ela deve "pegá-los" com o lado voltado para a Terra. Portanto, há muito menos mares lunares no lado sombrio do satélite.
Como costuma acontecer com as hipóteses em nosso tempo, vários grupos científicos podem fazer a mesma descoberta, porque existem muitos artigos em periódicos revisados por pares e nem todos os cientistas têm tempo suficiente para lê-los. As conclusões de Gorkavy foram "redescobertas" em 2014 por um grupo de astrônomos de Moscou e em 2015 por um israelense. Até o momento, essa hipótese não é aceita apenas nos Estados Unidos, porém, é apenas uma questão de tempo. As contradições da hipótese do mega-impacto são insolúveis, enquanto a nova ainda não apresenta nenhuma contradição com a realidade observada.
Como a nova teoria mudará a prática de estudar e explorar a lua
Se a Lua foi formada de material terrestre, deve haver elementos leves nela. A água da superfície logo evaporou, mas não há Sol nas zonas circumpolares (especialmente nas crateras). Os dados do radar apoiam esta hipótese. Isso significa que eventos que parecem ter ocorrido há bilhões de anos são de vital importância hoje. Se a água lunar fosse produto de cometas, seria escassa e dificilmente seria preservada na forma de quantidades perceptíveis de gelo puro.
Entradas para tubos de lava, dentro dos quais pode haver muito gelo de água.
O que é importante, além das crateras circumpolares, existem outros locais do planeta onde a presença de elementos leves é possível - tubos de lava. Em condições de baixa gravidade lunar, essas cavernas vulcânicas têm um diâmetro de até centenas de metros e seu comprimento é medido em quilômetros. Uma camada de solo de 10 metros protege completamente o interior das cavernas da radiação cósmica, e a temperatura nelas é sempre estável. Pesquisadores americanos sugerem que lá, como em vários tubos de lava da Terra, pode haver gelo de água pura. Existem muitas entradas para os tubos de lava lunar (foto acima). Não há lugar melhor para uma base de pesquisa lunar.
Cratera no Mar da Tranquilidade (Mare Tranquillitatis).
À luz dos novos dados, é necessário explorar a Lua não em latitudes baixas, como os americanos faziam nas décadas de 60 e 70, mas em locais completamente diferentes, mais próximos dos pólos. É para lá, aliás, como é fácil de convencer, que os índios e outros novos participantes da corrida lunar estão mandando seus veículos. Em qualquer tentativa de criar uma base lunar, o gelo de água será um recurso valioso. Além disso, na zona quase polar da Lua, a luz do sol brilha em alguns lugares por mais de 95% da duração do ano. Isso simplificará ainda mais a base. É claro que ninguém declarará as peças do satélite como propriedade do estado terrestre, mas, como acontece com as bases árticas, aquele que for o primeiro a se firmar em um lugar vantajoso terá grandes vantagens no estudo da lua.
Portanto, a teoria americana da formação da Lua durante uma colisão interplanetária afirma que Selena é um pedaço de pedra seca, onde há pouca água e é apenas aluvial. O postulado russo e, posteriormente, israelense, o satélite terrestre surgiu de muitos impactos de pequenos asteróides e, portanto, é rico em água. Aquele que for o primeiro a descobrir qual das teorias é a correta terá um grande avanço no desenvolvimento da água lunar. É ela quem se tornará um recurso chave, sem o qual nem a base lunar em particular, nem um estudo detalhado da Lua em geral é possível.
