Выйти из Сумрака: как выглядит темная сторона Луны

На самом деле никакой темной стороны у спутника Земли нет – есть обратная. Но солнечный свет между ними распределяется равномерно. Вращение Луны вокруг своей оси и вокруг нашей планеты совпадает, поэтому к нам спутник всегда повернут только одним боком. Нам видна не половина Луны, а примерно 60 % ее поверхности из-за того, что она движется вокруг планеты с переменной скоростью: у перигея (ближайшей к Земле точки лунной орбиты) быстрее, а у апогея (самой дальней точки) медленнее. Луна как бы раскачивается в люльке, и площадь нашего обзора благодаря этим либрациям увеличивается. Но 40 % остаются недоступными для наблюдения.

Обратная сторона Луны изучена мало, хотя первые ее фотографии мир получил еще в 1959 году. Многие тогда сомневались, что это возможно. Еще в 1957 году французский винодел Анри Мэр заключил пари с советским консулом в Париже, что инженеры СССР не смогут взглянуть на обратную сторону Луны. Мэр поставил на свою уверенность тысячу бутылок шампанского. Советский Союз запустил зонд «Луна-3» 4 октября 1959 года, а уже 7 октября тот сфотографировал лунную поверхность двумя объективами, охватив почти половину спутника – именно ту, которую обычно с Земли не видно. Фотографии вышли на первой полосе газеты «Правда». На следующий день их перепечатал весь мир. Мэр сдержал слово, но консул, заметив, что он к успеху отношения не имеет, попросил отправить ящики шампанского в Академию наук СССР.

Первая фотография обратной стороны Луны, сделанная советским спутником «Луна-3». Наиболее заметно отсутствие лунных морей, характерных для видимой стороны. nssdc.gsfc.nasa.gov

СССР получил право назвать элементы лунного рельефа. Так на обратной стороне нашего спутника появилось Море Москвы и Море Мечты. Первое нарушало традицию называть лунные моря словами, обозначающими состояния, – например, Море Ясности, Море Спокойствия. Но в 1961 году Международный астрономический союз официально принял название «Море Москвы». Астроном Одуэн Дольфюс, стремясь утихомирить споры, сказал: «Москва – в некотором роде тоже душевное состояние». На лунных картах поверх черного пятна на обратной стороне до сих пор значится Mare Moscoviense. Так что если инопланетяне там все-таки живут, то даже у них есть московская прописка.

В 1968 году астронавты корабля «Аполлон-8» пролетали над обратной стороной Луны и видели ее своими глазами. И только в 2019 году китайская межпланетная станция «Чанъэ-4» впервые в истории села на обратную сторону, высадив туда луноход «Юйту-2». Передача сигнала оттуда на Землю невозможна, связь полностью блокируется лунной поверхностью, так что нужен спутник-ретранслятор в космосе – своего рода будка, которая будет перенаправлять сигнал. Вариантов его установки два: он может либо летать по лунной орбите, периодически контактируя то с лунной базой, то с земной, либо располагаться вблизи точки Лагранжа – места между двумя космическими телами, в котором маленькое третье тело не испытывает никаких сил, кроме гравитационных, а значит, может оставаться практически неподвижным.

Один из первых снимков обратной стороны Луны, сделанных с ее поверхности. В роли фотографа – китайский посадочный модуль «Чанъэ-4». В центре фото — ровер «Юйту-2». Фото: CNSA/CLEP phys.org

В случае с «Чанъэ-4» использовали второй вариант. Луноход «Юйту-2» исследовал поверхность с помощью радаров, спектрометров и датчиков нейтральных атомов. Китайские ученые даже проводили на посадочном модуле биологический эксперимент. Они поместили внутрь станции контейнер с водой, землей, воздухом и несколькими видами организмов: семенами рапса и картофеля, яйцами плодовой мухи, дрожжевыми грибами, которые должны были сформировать замкнутую биосферу. На старте контейнер законсервировали, а при посадке семена автоматически полили водой. Примерно через неделю камеры зафиксировали прорастание семян хлопка. Позже команда отключила питание контейнера из-за наступления лунной ночи и слишком низких температур. Но этот проект дает надежду, что в перспективе на Луне можно будет что-то выращивать.

Еще в 1959 году было понятно, что рельеф обратной стороны отличается от рельефа видимой. На «темной» стороне больше кратеров, они глубже и темнее. Ученые пытались объяснить эту разницу воздействием гравитации Земли, неравномерным нагреванием и застыванием пород на этапах рождения спутника или столкновением Луны с другим небесным телом как раз обратной стороной. Мартин Ютци (Martin Jutzi) из Бернского университета и его коллега Эрик Аспхог (Erik Asphaug) из Калифорнийского университета в 2011 году предположили, что кратеры обратной стороны образовались из-за столкновения Луны с другим спутником Земли, гораздо более маленьким. Теория Ютци и Аспхога допускает, что изначально Луна была не одинока, но со временем маленькие мини-луны разбились о свою большую соседку и сдвинули магму к видимой стороне, поэтому поверхность там более гладкая. В 2011 году запуск зондов Эбб и Флоу в рамках проекта NASA GRAIL должен был частично подтвердить или опровергнуть теорию, составив гравитационную карту Луны. Аппараты обнаружили, что кора обратной стороны примерно на 10–20 км толще видимой.

Диаграмма показывает четыре стадии столкновения Луны с другим спутником Земли размером в четыре процента лунной массы, произошедшее около 4 млрд лет назад. Иллюстрация: Martin Jutzi, Erik Asphaug, sandiegouniontribune.com

На основании данных GRAIL в 2019 году группа ученых из Института космических исследований в Макао (Китай) составила математическую модель – она сталкивала Луну с небесными телами разного размера и анализировала последствия. Ученые пришли к выводу, что в Луну врезался не второй спутник Земли, а протопланета, которая, скорее всего, тоже вращалась вокруг Солнца. Эта космическая авария, по их мнению, и стала причиной обломков на лунной поверхности и разного распределения титана и вольфрама в коре. Обломки зафиксировали в 2009 году, когда американский разгонный блок «Центавр» врезался в лунную поверхность и поднял столб пыли и кусков пород.

Разгонный блок «Центавр» врезается в лунную поверхность. alicesastroinfo.com