Ретельне дослідження, опубліковане в травні 2023 року, виявило, що внутрішнє ядро Місяця є твердою кулею з густиною, схожою на залізо. Дослідники сподіваються, що це допоможе остаточно вирішити давню дискусію щодо стану внутрішнього ядра Місяця — твердого чи рідкого — і сприятиме точнішому розумінню його історії, а також історії Сонячної системи.
«Наші результати, — пише команда під керівництвом астронома Артура Брія з Французького національного центру наукових досліджень, — ставлять під сумнів еволюцію магнітного поля Місяця завдяки демонстрації існування внутрішнього ядра й підтримують сценарій глобального обертання мантії, що дає значні уявлення про хронологію бомбардувань Місяця в перший мільярд років існування Сонячної системи».
Дослідження внутрішнього складу об’єктів Сонячної системи найефективніше проводиться за допомогою сейсмічних даних. Акустичні хвилі, створені землетрусами, які поширюються й відбиваються від матеріалів усередині планети чи супутника, дозволяють ученим створювати детальні карти їхньої внутрішньої будови.
Завдяки місії «Аполлон» ми маємо сейсмічні дані про Місяць, але їхня роздільна здатність занадто низька для точного визначення стану внутрішнього ядра. Відомо, що є рідке зовнішнє ядро, але його структура досі викликає суперечки. Моделі з твердим внутрішнім ядром і повністю рідким ядром однаково добре відповідають даним місії.
Щоб остаточно розібратися, Брія та його колеги зібрали дані космічних місій і експериментів із лазерним вимірюванням відстаней до Місяця, щоб створити профіль різних його характеристик. Вони включали ступінь деформації через гравітаційну взаємодію із Землею, варіації відстані від Землі й густину.
Далі команда провела моделювання різних типів ядер, щоб знайти ті, що найбільше відповідають спостережуваним даним.
Виявили кілька цікавих фактів. По-перше, моделі, які найточніше описують Місяць, вказують на активне перемішування всередині мантії. Це означає, що щільніші матеріали опускаються ближче до центру, а менш щільні піднімаються вгору. Ця активність давно пропонувалася як пояснення присутності певних елементів у вулканічних районах Місяця.
Дослідники також підтвердили, що місячне ядро подібне до земного — із зовнішнім рідким шаром і твердим внутрішнім ядром. Згідно з їхньою моделлю, радіус зовнішнього ядра становить близько 362 км, а внутрішнього — приблизно 258 км, що складає 15% від усього радіуса Місяця. Щільність внутрішнього ядра становить близько 7822 кг/м³, що дуже близько до щільності заліза.
Цікаво, що в 2011 році команда під керівництвом науковця НАСА Рене Вебер отримала схожі результати, використовуючи передові на той час сейсмологічні методи.
Результати Брія підтверджують ці висновки й додають важливі деталі до розуміння еволюції Місяця. Зокрема, магнітне поле, яке зникло приблизно 3,2 мільярда років тому, було пов’язане з рухом і конвекцією у ядрі.
З огляду на плани людства щодо повернення на Місяць у найближчому майбутньому, підтвердження цих знахідок може бути лише питанням часу.
Дослідження було опубліковано в журналі Nature.
