Сохранились ли сегодня следы людей на Луне?

Краткий ответ: На сегодняшний день следы человека на лунной поверхности сохранились и, скорее всего, будут в целости и сохранности еще несколько тысячелетий. Конечно, следы немного деградируют под воздействием микрометеоритов и оcедающей пыли, но это позволит отличить современные следы от оставленных в прошлом.

Несмотря на все обилие имеющихся на Земле доказательств реальности полетов людей на Луну, самое убедительное подтверждение — это оставленные там следы. Можно сколько угодно продолжать споры, но один взгляд на след Нила Армстронга в реголите сделает бессмысленными все прочие дискуссии на эту тему. В таком случае уместно уточнить, сохранилось ли что-нибудь на Луне со времен полувековой высадки и как долго у нас будет возможность увидеть все своими глазами.

С технической точки зрения у поверхности естественного спутника Земли такой же космический вакуум, как и на околоземной орбите. С физической точки зрения там не вакуум, а сильно разреженная экзосфера. Но газовая атмосфера вокруг Луны столь ничтожна, что можно смело пренебречь ее влиянием, например, при посадке космического аппарата или выходе на поверхность в скафандре. Зато есть и более важные факторы — метеориты и межпланетная пыль. Постоянная бомбардировка крупными фрагментами астероидов и микроскопической кометной пылью может не только напрямую воздействовать на оставленные следы, но еще и поднимает над Луной многокилометровый слой пыли. Плотность пылевых облаков над Луной невысока, но они способны рассеивать солнечный свет, поэтому заря, т.е. рассеянный свет, наблюдается в области терминатора — на границе дневной и ночной сторон Луны.

Получается, что на оставленные 50 лет назад следы и оборудование может воздействовать три фактора:

• падающие метеориты;
• обстрел межпланетной пылью;
• оседающая лунная пыль.

Метеориты

Луна практически вся покрыта метеоритными кратерами, но бóльшая их часть появилась на заре формирования Солнечной системы — в период Поздней тяжелой бомбардировки, около 4 млрд лет назад. С тех пор падения продолжались, но происходили значительно реже. Кратер Тихо появился сравнительно недавно по геологическим меркам, около 100 млн лет назад, и имеет диаметр 85 км. Кратер Джордано Бруно (диаметр 22 м) еще моложе, момент его появления оценивается в несколько миллионов лет назад. В настоящее время Луна находится практически под неусыпным контролем астрономов и любителей, но подобных масштабных событий не наблюдалось. Однако падения небольших — от нескольких килограммов до нескольких сотен килограммов — камней замечают примерно раз в два года. Если с Земли удается засечь вспышку, то предполагаемое место падения снимает орбитальный зонд LRO и находит свежий кратер.

Очень показательное событие произошло в январе 2019 года во время наблюдения полного лунного затмения. Многочисленные камеры, направленные на Луну, смогли снять вспышку метеоритного удара. По оценке ученых, такую вспышку могло вызвать падение камня массой до 100 кг со скоростью 20 км/с. Удар мог создать кратер диаметром до 15 м. Подобный прямой удар мог бы полностью уничтожить лунный модуль и засыпать значительную часть следов астронавтов. Но сравнительная редкость таких падений, а также шесть мест посадок Apollo обеспечивают высокую гарантию сохранности хотя бы одного лунного модуля на протяжении столетий или тысячелетий.

Научная группа, которая анализирует данные космического аппарата LRO, исследовала свежие метеоритные кратеры, чтобы оценить степень воздействия на поверхность. За десятилетний срок полета LRO удалось выявить около 200 новых кратеров диаметром от 1–2 м до 40 м. Кроме того, обнаружились так называемые пятна — следы от малых метеоритов и вторичных выбросов — осколков породы от более мощных метеоритных ударов. Таких пятен удалось найти 47 000 на снимках LRO высокого разрешения. На основе наблюдений сделан вывод, что верхний слой реголита Луны толщиной несколько сантиметров почти полностью перемешивается примерно за 100 000 лет, что в сто раз быстрее, чем оценивалось ранее.

Межпланетная пыль

Земля и Луна регулярно проходят через потоки пыли, которые являются результатом разрушения комет под солнечными лучами. Пылевые частицы из кометных хвостов протягиваются по всей орбите кометы, и наша планета может пересекать ее. Когда Земля проходит через поток кометной пыли, мы можем наблюдать «падающие звезды», т.е. метеоры — врезающиеся в атмосферу на высокой скорости пылинки, которые нагреваются и испаряются, не достигая поверхности. Известны регулярные метеорные потоки: Геминиды (4–17 декабря), Персеиды (17–24 августа), Лириды (16–25 апреля) и многие другие. Благодаря наблюдению за этими потоками можно делать выводы об их плотности — количестве пылинок, из которых состоит поток.

Луна не имеет плотной атмосферы, поэтому вся кометная и метеоритная пыль врезается в реголит и твердые скалы. В течение миллионов лет эти столкновения меняют облик лунной породы. Так, древние камни на поверхности имеют форму валунов, т.е. остались без острых краев и граней. Лунные модули, следы и оборудование находятся на поверхности естественного спутника Земли только 45–50 лет, поэтому воздействие кометной пыли не должно еще сильно сказаться, хотя определенный эффект уже наверняка можно увидеть с увеличительным стеклом или микроскопом.

Для сравнения можно взглянуть на состояние поверхности европейского модуля Международной космической станции (МКС) Columbus. Его внешняя часть направлена по ходу полета станции, поэтому он наиболее часто становится жертвой столкновения с микроскопическим космическим мусором. Состояние поверхности модуля спустя десять лет после его запуска изучалось с помощью макрокамеры и роботизированной «руки» Canadarm 2. Хотя Луну не бомбардирует рукотворный мусор с той же частотой, как МКС, сегодняшняя поверхность лунных модулей должна содержать подобные отметины от микрометеоритов.

По данным японских ученых, изучавших данные детектора космической пыли на спутнике HETE-2, примерно каждый 50-й удар — от межпланетной пыли. Получается, за 50 лет лунные модули должны накопить несколько десятков следов от ударов микрометеоритов, но риска разрушения пока нет.

Следы астронавтов и ровера LRV в лунном реголите также медленно деградируют. Возможно, мы уже сможем увидеть разницу между следами прошлого и настоящего, когда они появятся рядом.

Лунная пыль

Постоянная метеоритная бомбардировка и обстрел пылью из кометных хвостов, а также статическое электричество, вызванное солнечным облучением, поднимают над Луной облака очень мелкой пыли. Оседающая лунная пыль служит еще одним фактором, который может помешать рассмотреть следы посадок Apollo издалека или вблизи.

О воздействии лунной пыли ученые заговорили, когда заметили, что зеркальные уголковые отражатели, установленные астронавтами Apollo, со временем стали возвращать меньше света посланного к ним лазерного луча. Сравнение с отражателями советских луноходов показало схожую картину: за четыре десятка лет устройства стали хуже отражать. В какой-то мере на них могли повлиять и удары кометных пылинок, но более вероятно, что поверхность отражателей постепенно покрывается слоем лунной пыли.

Чтобы изучить лунную пыль, во время экспедиций Apollo доставлялись приборы для регистрации степени запыленности. Lunar Dust Detector состоял из нескольких солнечных батарей, которые регистрировали степень солнечного облучения. Сокращение выработки электричества этими батареями интерпретировали как постепенную запыленность их поверхности. Сами приборы для регистрации пыли располагались на блоке приборов ALSEP, которые устанавливали астронавты. Пять ALSEP работали до 1977 года, питаемые радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, и на трех из них были установлены датчики пыли. Они показали, что наиболее мелкая лунная пыль способна подниматься и перемещаться с места на место с небольшой скоростью. Накопление пыли оценили в 100 мкг (одна десятитысячная доля грамма) на квадратный сантиметр в год, что, с учетом плотности пыли, дает скорость накопления слоя в 1 мм за 1000 лет.

На борту китайского спускаемого аппарата Chang'e 3 также был установлен датчик — накопитель пыли, который проработал почти год (2013–2014). Он показал, что в результате перемещения пыли ее слой может накапливаться со скоростью 21,4 мкг на кв. см в год. Пятикратную разницу с данными Apollo китайские ученые объяснили отсутствием пылевого загрязнения, которое дал взлетающий модуль, геологическим возрастом лунной поверхности в местах проведения экспериментов и более высоким расположением пылевого детектора на корпусе Chang'e 3.

В любом случае, теперь мы знаем, что лунная пыль способна покрыть следы и лунные модули, но совсем незначительным слоем и за десятки тысяч лет, а все оставленное оборудование сохранится еще сотни тысяч или миллионы лет.

Материалы для самостоятельного изучения