Во время миссий «Аполлон-15» и «Аполлон-17» на Луну в 1971 и 1972 годах астронавты просверливали отверстия в лунной поверхности и размещали там зонды, пытаясь измерить подповерхностную температуру Луны и количественно определить, сколько тепла уходит от поверхности Луны. ядро Луны на поверхность. Но после того, как они это сделали, ученые на Земле заметили странное явление. Лунный реголит, то есть слой почвы и обломков горных пород, покрывающих поверхность, начал нагреваться и продолжал повышаться в течение нескольких лет после этого. Никто не был уверен, почему, хотя некоторые ученые полагали, что это могло быть вызвано каким-то природным явлением, в то время как другие подозревали, что это могли спровоцировать сами астронавты.
Теперь похоже, что астронавты действительно виноваты. В статье, опубликованной 25 апреля 2018 года в Journal of Geophysical Research, журнале Американского геофизического союза (AGU), исследователи используют данные, полученные из давно утерянных лент НАСА, фотографии, сделанные астронавтами, изображения с лунного орбитального аппарата и другие записи подтверждают, что повышение температуры поверхности Луны вокруг зондов на 1-2 градуса Цельсия (1,8-3,6 градуса по Фаренгейту) вероятно было вызвано деятельностью человека.
Как объяснила в своем блоге научный обозреватель AGU Лорен Липума, астронавты, прогуливаясь и управляя вездеходом, явно потревожили реголит, в результате чего он стал темнее. Это, в свою очередь, заставило лунную поверхность в этих областях отражать меньше солнечной радиации обратно в космос, а вместо этого поглощать ее, нагревая поверхность.
Отслеживание записей НАСА
Чтобы найти доказательства в поддержку этого сценария, ученым потребовались годы научной детективной работы. Ведущий автор Сейити Нагихара, адъюнкт-профессор геофизики Техасского технологического университета, и его коллеги потратили годы на поиски давно утерянных лент данных, которые были переданы инструментами, оставленными на Луне..
Как объясняет Нагихара в электронном письме, опубликованные данные эксперимента с тепловым потоком Аполлона, которые показали повышение температуры поверхности, охватывают только период с 1971 по 1974 год. Но Нагихара знал, что эксперимент на самом деле длился до сентября 1977 года. "Я хотел знать, продолжалось ли это потепление до конца", - пишет он.
Но записи с этой информацией пропали. «Когда мы начинали, мы не знали, существуют ли еще эти записи, - говорит Нагихара. «Мы провели пару лет, опрашивая людей, участвовавших в программе «Аполлон», и просматривая заметки и отчеты того периода».
Как сообщается в блоге Липума, исследователи наконец обнаружили, что НАСА создало отдельный набор лент специально для архивирования. В конце концов они обнаружили 440 кассет, охватывающих период с апреля по июнь 1975 года, которые собирали пыль в Вашингтонском национальном центре записей в Сьютленде, штат Мэриленд, части Национального архива, в котором хранятся записи различных федеральных агентств.
Восстановление данных
Но это было только начало работы. «Разрушение этих лент было серьезной проблемой, - объясняет Нагихара. «Мы работали с компаниями, которые имеют опыт восстановления данных со старых испорченных магнитных лент. Еще одной серьезной проблемой была обработка данных, восстановленных с этих лент. на Луне. Итак, нам пришлось разделить их на наборы данных для отдельных инструментов, а затем обработать их в научно значимые числа, такие как температуры. Опять же, мы просмотрели многочисленные заметки и отчеты, выясняя эти этапы обработки. На это ушло еще несколько лет."
Исследователи объединили данные с лент с информацией из сотен еженедельных журналов Лунного и планетарного института в Хьюстоне. Это позволило им реконструировать показания температуры для промежутков в лентах с января по март 1975 года и с июля 1975 года по февраль 1976 года, когда датчики приближались к концу своего жизненного цикла, согласно сообщению в блоге Липумы.
Когда исследователи проанализировали данные, они обнаружили, что зонды, которые были ближе к поверхности, показали, что температура поднималась быстрее и выше, чем более глубокие зонды. Это указывало на то, что тепло действительно начиналось на поверхности, а не под ней.
Потемневший реголит
Когда ученые посмотрели на фотографии посадочных площадок, сделанные Lunar Reconnaissance Orbiter, они увидели, что почва вокруг мест, куда астронавты вживили зонды, была темнее, чем окружающие нетронутые участки, что уменьшило количество солнечной радиации. излучение отражалось обратно в космос. На фотографиях, сделанных астронавтами во время миссий, также видны следы и другие изменения, внесенные их присутствием на поверхности.
Вальтер Кифер, научный сотрудник Института Луны и планет и один из соавторов Нагихары, объясняет в электронном письме, что эффект нагрева «был достаточно локализован. Он возникал только там, где деятельность астронавтов была сосредоточена, особенно вдоль своих пешеходных дорожек (или следов марсохода) и там, где они выполняли обширную работу по сбору образцов и развертыванию экспериментов. Самой большой пострадавшей областью, скорее всего, была область развертывания экспериментов, которая составляла 20-30 метров (66-98 футов) в поперечнике и работала в Реголит (почва) в этих местах потемнел, и со временем нагрев медленно распространялся вниз.
" Однако области сбоку, по которым не ходили, будут более прохладными и могут помочь свести к минимуму распространение тепла вниз. По этой причине я ожидаю, что общий эффект не будет распространяться очень глубоко, но мы не рассчитал это в деталях."
В статье исследователи отмечают, что будущие измерения теплового потока на Луне должны учитывать эффект развертывания зондов. Но кроме этого, эффект потепления не был таким значительным изменением лунной среды. Кифер говорит, что деятельность астронавтов вокруг будущей лунной базы может иметь тот же эффект, но повышение температуры будет незначительным и, вероятно, не проникнет очень далеко.
Как объясняет Нагихара, восстановленные ленты содержат данные со всех инструментов, которые астронавты Аполлона развернули на Луне, и из них можно узнать больше. «Я использовал только данные экспериментов с тепловым потоком», - пишет он. «На лентах есть данные многих других экспериментов. Мы также обрабатываем данные этих других экспериментов, архивируем их в хранилищах данных НАСА и делаем их доступными для других исследователей планет. Например, анализируя данные с этих лент, один из мои коллеги обнаружили, что землетрясений на Луне было больше, чем сообщалось ранее."
Интересно
Джошуа Бэндфилд, старший научный сотрудник Института космических наук в Боулдере, штат Колорадо, который не участвовал в исследовании, говорит в электронном письме, что эффект потепления, вероятно, будет меньше в будущей миссии на Марс. «Марсианские поверхности, как правило, песчаные или пыльные, и пыльные поверхности особенно могут быть уплотнены, что, вероятно, изменит их отражательную способность и теплопроводность», - пишет он. «Однако эти поверхности не так тонко структурированы и изолируют, как лунные грунты, и любые изменения, вероятно, будут меньше, чем эффекты на лунной поверхности».