Луна имеет такое же ядро, как и Земля

Луна, ближайший сосед Земли, долгое время оставалась «каменным ящиком» с неизвестным содержимым. Новое исследование французских геофизиков не просто подтверждает наличие у спутника ядра, но и впервые с высокой точностью описывает его двухслойную структуру, напоминающую земную. Эта находка переворачивает представления о геологической эволюции Луны и проливает свет на причины исчезновения ее древнего магнитного поля.

Твердое железо в жидкой оболочке: анатомия лунного ядра

Вопреки более ранним упрощенным моделям, Луна оказалась не однородным монолитом. Используя данные лазерной локации и сложное компьютерное моделирование, ученые из Французского национального центра научных исследований (CNRS) реконструировали профиль спутника. Результаты показали, что в центре Луны находится твердое ядро, состоящее, вероятно, из чистого железа, плотностью около 7822 кг/м³. Его радиус составляет примерно 258 километров — около 15% от общего радиуса спутника.

Это внутреннее ядро окружено внешним жидким слоем радиусом более 360 километров. Такая конфигурация делает лунное ядро удивительно похожим на земное, где твердый металлический шар также плавает в расплавленной оболочке. Полученные данные разрешили давний спор: если в 2011 году сейсмические данные миссий «Аполлон» указывали на твердое ядро радиусом 240 км, то новая модель дала более точные и согласованные параметры.

Как ученые «заглянули» под поверхность

Прямое бурение лунных недр пока невозможно, поэтому исследователи применили косвенный метод. Они собрали данные о гравитационном взаимодействии Луны с Землей, ее деформации, изменении расстояния до нашей планеты и плотности. Затем в лаборатории были созданы десятки компьютерных симуляций с разными типами ядер — от полностью жидких до полностью твердых. Единственной моделью, которая идеально совпала с реальными характеристиками спутника, оказалась модель с двухслойным ядром.

Переворот в мантии: ключ к магнитному прошлому Луны

Моделирование также выявило драматические процессы, происходившие в недрах Луны миллиарды лет назад. Внутри лунной мантии случился так называемый «мантийный переворот»: тяжелые, богатые железом породы расплавленной магмы опускались к центру, формируя ядро, в то время как более легкие материалы поднимались к поверхности. Это объясняет не только наличие железа в ядре, но и состав вулканических пород, обнаруженных на Луне.

Именно это бурное движение расплавленного металла в прошлом могло генерировать мощное магнитное поле, которое, по данным предыдущих исследований, когда-то не уступало земному. Новые данные о структуре ядра позволяют ученым понять, почему это поле исчезло. Вероятно, по мере остывания и кристаллизации внутреннего ядра, конвективные потоки во внешнем жидком слое замедлились, и «динамо-машина» остановилась.

Масштабное исследование, опубликованное в авторитетном научном журнале, не только подтверждает гипотезу о схожести геологического строения Земли и ее спутника, но и ставит новые вопросы. Если внутреннее ядро Луны действительно является твердым железным шаром, то это означает, что процессы дифференциации вещества на ранних этапах формирования Солнечной системы были универсальны. Однако все выводы пока основаны на компьютерном моделировании, а не на прямых замерах. Окончательную точку в этом вопросе сможет поставить только новая лунная миссия с современным сейсмологическим оборудованием, возвращение на спутник в рамках программы «Артемида» может дать эти данные уже в ближайшие годы. Таким образом, научное сообщество находится на пороге верификации одной из ключевых теорий планетологии — о едином механизме формирования недр у тел земной группы.