Южный полюс Луны - Lunar south pole

Южный полярный регион Луны (> 70 ° ю.ш.): мозаика из ~ 1500 изображений, сделанных космическим кораблем Clementine .
Вид на южный полюс Луны, показывающий, где данные по отражательной способности и температуре указывают на возможное присутствие поверхностного водяного льда.

Южный полюс лунный представляет особый интерес для ученых из - за появления водяного льда в постоянно затененных областях вокруг него. В районе южного полюса Луны есть кратеры, уникальные тем, что почти постоянный солнечный свет не достигает их внутренней части. Такие кратеры представляют собой холодные ловушки , содержащие окаменелости водорода, водяного льда и других летучих веществ, датируемые ранней Солнечной системой . Напротив, в районе северного полюса Луны обнаруживается гораздо меньшее количество подобных защищенных кратеров.

География

Южный полярный регион Луны, сделанный Diviner .

Южный полюс Луны расположен в центре полярного полярного круга (от 80 ° до 90 ° южной широты). Южный полюс Луны сместился на 5 градусов от своего первоначального положения миллиарды лет назад. Этот сдвиг изменил ось вращения Луны, позволяя солнечному свету достигать ранее затененных областей, но на южном полюсе все еще есть некоторые полностью затененные области. Вращение оси составляет 88,5 градуса от плоскости эллипса. Напротив, на опоре также есть участки с постоянным воздействием солнечного света. В районе Южного полюса есть множество кратеров и бассейнов, таких как бассейн Южного полюса и Эйткена , который, по-видимому, является одной из самых фундаментальных особенностей Луны, и горы, такие как пик Эпсилон на высоте 9,050 км, выше любой горы на Земле. . Температура на южном полюсе в среднем составляет около 260 К (-13 ° C; 8 ° F).

Кратеры

Ось вращения Луны находится в кратере Шеклтона . Известные кратеры, ближайшие к южному полюсу Луны, включают Де Жерлаш , Свердруп , Шумейкер , Фаустини , Хаворт , Нобиле и Кабеус .

Открытия

Угол наклона склонов у южного полюса Луны

Освещение

Южный полюс Луны представляет собой область с краями кратеров, подверженных почти постоянному солнечному освещению, но внутренняя часть кратеров постоянно затенена от солнечного света. Освещенность местности была изучена с помощью цифровых моделей высокого разрешения, созданных на основе данных лунного разведывательного орбитального аппарата . Поверхность Луны также может отражать солнечный ветер в виде энергичных нейтральных атомов. В среднем 16% этих атомов были протонами, что варьируется в зависимости от местоположения. Эти атомы создали интегральный поток обратно рассеянных атомов водорода из-за отраженного количества плазмы, которая существует на поверхности Луны. Они также показывают границу линий и магнитную динамику в областях этих нейтральных атомов на поверхности Луны.

Холодные ловушки

Холодные ловушки являются одними из важных мест в районе южного полюса Луны с точки зрения возможного водяного льда и других летучих отложений. Холодные ловушки могут содержать воду и лед, которые были первоначально образованы кометами , метеоритами и восстановлением железа, вызванным солнечным ветром . Эксперименты и показания образцов позволили ученым подтвердить, что холодные ловушки действительно содержат лед. В этих холодных ловушках также был обнаружен гидроксил . Открытие этих двух соединений привело к финансированию миссий, сосредоточенных в первую очередь на лунных полюсах с использованием инфракрасного обнаружения в глобальном масштабе. Лед остается в этих ловушках из-за теплового поведения Луны, которое контролируется теплофизическими свойствами, такими как рассеянный солнечный свет, тепловое переизлучение , внутреннее тепло и свет, излучаемый Землей.

Магнитная поверхность

Есть участки Луны, где кора намагничена. Это известно как магнитная аномалия из-за остатков металлического железа, которые были размещены ударным элементом, сформировавшим бассейн Южный полюс-Эйткен (бассейн SPA). Однако концентрация железа, которая, как считается, находится в бассейне, не была представлена ​​на картах, поскольку они могли быть слишком глубокими в коре Луны, чтобы их можно было обнаружить. Или магнитная аномалия вызвана другим фактором, не связанным с металлическими свойствами. Результаты оказались недостаточными из-за несоответствий между использованными картами, а также из-за того, что они не смогли определить величину магнитных колебаний на поверхности Луны.

Исследование

Миссии

Карта южного полярного региона Луны (> 80 ° ю.ш.).

Орбитальные аппараты из нескольких стран исследовали регион вокруг южного полюса Луны. Обширные исследования были проведены Lunar Orbiters , Clementine , Lunar Prospector , Lunar Reconnaissance Orbiter , Kaguya и Chandrayaan-1 , которые обнаружили присутствие лунной воды . Миссия НАСА LCROSS обнаружила значительное количество воды в Кабеусе . Миссия НАСА LCROSS намеренно врезалась в пол Кабеуса, и по образцам выяснилось, что он содержит почти 5% воды.

Лунный разведывательный орбитальный аппарат (LRO) был запущен 18 июня 2009 года и все еще составляет карту области южного полюса Луны. Эта миссия поможет ученым увидеть, есть ли у региона южного полюса Луны достаточно устойчивых ресурсов для поддержания постоянной станции с экипажем. LRO проводит эксперимент Diviner Lunar Radiometer Experiment, который исследует излучение и теплофизические свойства поверхности южного полюса. Он может обнаруживать отраженное солнечное излучение и внутреннее инфракрасное излучение. LRO Diviner может определять, где на поверхности может застрять водяной лед .

3 января 2019 года Чанъэ 4 , А китайский космический корабль , был первым на мягкую землю (45,5 ° С, 177,6 ° E) в кратере фон Кармана , который находится в необъятное Южный полюс-Айткен бассейна на юге Дальнего сторона Луны .

Вторая лунная миссия Индии « Чандраяан-2» , которая была запущена 22 июля 2019 года, попыталась совершить мягкую посадку в южной полярной области Луны между 70,90267 ° ю.ш. 22,78110 ° в.д. И 67,87406 ° ю.ш. 18,46947 ° з.д. Посадочный модуль не смог благополучно приземлиться, потеряв связь всего в 335 м от земли.

Роль в будущих исследованиях и наблюдениях

Район южного полюса Луны считается привлекательным местом для будущих исследовательских миссий и подходит для лунного форпоста. Постоянно затененные места на Луне могут содержать лед и другие минералы, которые станут жизненно важными ресурсами для будущих исследователей. Горные вершины около полюса освещаются в течение длительного времени и могут использоваться для обеспечения солнечной энергии форпосту. С помощью форпоста на Луне ученые смогут анализировать воду и другие летучие образцы, относящиеся ко времени образования Солнечной системы .

Ученые использовали LOLA (Lunar Orbiter Laser Altimeter), устройство, используемое НАСА для получения точной топографической модели Луны. С помощью этих данных были обнаружены местоположения около южного полюса на Коннектинговом хребте, который соединяет кратер Шеклтона с кратером де Жерлаш, которые давали солнечный свет в течение 92,27–95,65% времени в зависимости от высоты в диапазоне от 2 м над землей до 10 м над землей. В тех же местах было обнаружено, что самые продолжительные непрерывные периоды темноты составляли всего 3-5 дней.

Южный полюс Луны - это место, где ученые смогут проводить уникальные астрономические наблюдения радиоволн ниже 30 МГц. Китайские микроспутники Longjiang были запущены в мае 2018 года на орбиту Луны, и Longjiang-2 работал на этой частоте до 31 июля 2019 года. До Longjiang-2 ни одна космическая обсерватория не могла наблюдать астрономические радиоволны на этой частоте из-за интерференционных волн от оборудование на Земле. Хотя южный полюс Луны обращен к Земле, у него есть горы и бассейны, такие как южная сторона горы Малаперт , которые не обращены к Земле, и было бы идеальным местом для приема таких астрономических радиосигналов с наземной радиообсерватории.

Ресурсы

Химический состав лунной поверхности
Сложный Формула Состав
Мария Highlands
кремнезем SiO 2 45,4% 45,5%
глинозем Al 2 O 3 14,9% 24,0%
Лайм CaO 11,8% 15,9%
оксид железа (II) FeO 14,1% 5,9%
магнезия MgO 9,2% 7,5%
оксид титана TiO 2 3,9% 0,6%
оксид натрия Na 2 O 0,6% 0,6%
  99,9% 100,0%

Солнечная энергия, кислород и металлы - богатые ресурсы южного полярного региона. Благодаря расположению объекта по переработке лунных ресурсов рядом с южным полюсом, вырабатываемая солнечной энергией электроэнергия обеспечит почти постоянную работу. Известно, что элементы, присутствующие на поверхности Луны, включают, среди прочего, водород (H), кислород (O), кремний (Si), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), алюминий (Al), марганец. (Mn) и титан (Ti). Среди наиболее распространенных - кислород, железо и кремний. Содержание кислорода оценивается в 45% (по весу).

Будущее

Blue Origin планирует миссию в южный полярный регион примерно в 2024 году. Посадочный модуль Blue Moon основан на технологии вертикальной посадки, используемой в суборбитальной ракете Blue Origin New Shepard . Это приведет к серии миссий по посадке оборудования для базы с экипажем в кратере южного полярного региона с использованием посадочного модуля Blue Moon .

Программа НАСА Artemis предложила посадить несколько роботизированных посадочных устройств и вездеходов ( CLPS ) в рамках подготовки к посадке с экипажем Artemis 3 в 2024 году в южном полярном регионе.

После Чандраяна-2 , где в последний момент сбой в программном обеспечении мягкой посадки привел к сбою попытки мягкой посадки посадочного модуля после успешного выхода на орбиту, была предложена еще одна лунная миссия для демонстрации мягкой посадки. Chandrayaan-3 будет повторением миссии Chandrayaan-2, но будет включать только посадочный модуль и марсоход, аналогичный тому, что был у Chandrayaan-2. У него не будет орбитального аппарата. Запуск космического корабля запланирован на третий квартал 2022 года.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки