В статье, опубликованной в журнале Icarus, исследователи используют современные компьютерные модели для моделирования динамики столкновения комет с лунным грунтом. Моделирование предполагает, что такие удары могут объяснить многие особенности таинственных водоворотов.«Мы думаем, что это довольно убедительный аргумент в пользу того, что водовороты представляют собой остатки столкновений комет», — сказал Питер Шульц, планетолог из Университета Брауна. Шульц написал статью в соавторстве со своей бывшей аспиранткой Меган Брук Сиал, которая сейчас работает исследователем в Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса.
Лунные водовороты уже много лет вызывают споры. Извилистые, вихревые полосы яркой почвы тянутся, в некоторых случаях, на тысячи миль по лунной поверхности.
Большинство из них находится на невидимой обратной стороне Луны, но один знаменитый водоворот под названием Reiner Gamma можно увидеть в телескоп в юго-западном углу ближней стороны Луны. «Это был мой любимый объект, на который я смотрел, когда я был астрономом-любителем», — сказал Шульц.На первый взгляд, водовороты не связаны с большими ударными кратерами или какой-либо другой топографией. «Они просто выглядят так, как будто кто-то нарисовал поверхность пальцами», — сказал Шульц. «Было много споров о том, что вызывает эти особенности».В 1970-х годах ученые обнаружили, что многие из завихрений были связаны с аномалиями магнитного поля коры Луны.
Это открытие привело к одной гипотезе о том, как могли образоваться водовороты. Скалы под поверхностью в этих пятнах могут содержать остаточный магнетизм с самого начала истории Луны, когда ее магнитное поле было намного сильнее, чем сейчас. Было высказано предположение, что эти сильные локально захваченные магнитные поля отражают натиск солнечного ветра, который, как считалось, медленно затемняет поверхность Луны. Из-за магнитных экранов водовороты останутся ярче окружающей почвы.
Но у Шульца была другая идея о том, как могут образовываться водовороты — одна, которая уходит своими корнями в наблюдение за тем, как лунные модули приземляются на Луну во время программы «Аполлон».«Вы могли видеть, что вся область вокруг лунных модулей была гладкой и яркой, потому что газ от двигателей вычищал поверхность», — сказал Шульц. «Это было частью того, что заставило меня задуматься, что столкновения комет могут вызвать водовороты».
Кометы несут собственную газовую атмосферу, называемую комой. Шульц подумал, что, когда маленькие кометы врезаются в поверхность Луны — что случается иногда, — кома может смывать рыхлую почву с поверхности, в отличие от газа лунных модулей. Эта очистка может привести к появлению ярких водоворотов.Шульц впервые опубликовал статью с изложением этой идеи в журнале Nature в 1980 году.
Эта статья была сосредоточена на том, как очистка тонкого верхнего слоя лунных почв может дать яркость, соответствующую водоворотам. Структура зерен в верхнем слое (названная «структурой сказочного замка» из-за того, как зерна слипаются), рассеивает солнечные лучи, вызывая более тусклый и темный вид.
Если удалить эту структуру, оставшаяся сглаженная поверхность будет ярче, чем непораженные участки, особенно когда солнечные лучи падают на нее под определенными углами. Для гаммы Райнера на ближней стороне Луны эти области кажутся наиболее яркими во время полумесяца незадолго до восхода солнца.По мере того, как компьютерное моделирование динамики столкновений стало лучше, Шульц и Брук-Сьял решили, что, возможно, пришло время еще раз взглянуть на то, могут ли столкновения комет вызвать такое размытие.
Их новое моделирование показало, что удар кометы и ее ледяного ядра действительно приведет к сносу мельчайших крупинок, лежащих на лунном грунте. Моделирование показало, что очищенная область будет простираться, возможно, на тысячи километров от точки падения, в соответствии с закрученными полосами, которые проходят по поверхности Луны.
Вихри и вихри, создаваемые газовым ударом, объясняют извилистый, извилистый вид вихрей.Гипотеза удара кометы также может объяснить наличие магнитных аномалий вблизи водоворотов.
Моделирование показало, что удар кометы расплавит некоторые крошечные частицы у поверхности. Когда маленькие, богатые железом частицы плавятся и затем охлаждаются, они регистрируют присутствие любого магнитного поля, которое может присутствовать в данный момент. «Кометы несут с собой магнитное поле, создаваемое потоками заряженных частиц, которые взаимодействуют с солнечным ветром», — сказал Шульц. «Когда газ сталкивается с поверхностью Луны, кометное магнитное поле усиливается и регистрируется в мелких частицах, когда они остывают».
Исследователи говорят, что вместе взятые результаты дают более полную картину того, как образуются завитки.«Это первый раз, когда кто-то посмотрел на это, используя современные вычислительные методы», — сказал Шульц. «Все, что мы видим при моделировании столкновений комет, согласуется с завихрениями, какими мы их видим на Луне.
Мы думаем, что этот процесс дает последовательное объяснение, но, возможно, потребуются миссии на новолуние, чтобы окончательно разрешить спор».