В течение многих лет люди замечали на Луне странные особенности, получившие название «Лунные вереницы». Это яркие области, которые кажутся скоплениями более светлого материала на поверхности. Оказывается, взаимодействие между солнечным ветром и магнитными областями на Луне может играть роль в двух местах.
Ученые долгое время считали, что эти вихри не связаны с окружающей топографией, но оказалось, что между отложениями вихрей и поверхностью происходит какое-то взаимодействие. Старший научный сотрудник Института планетологии Джон Вейрих возглавил группу по изучению топографических данных лунных вихрей в высоком разрешении. Они обнаружили корреляцию между областями вихрей и нижней топографией в регионе, называемом вихрем Райнера Гамма.
О вихревых регионах
На Луне есть ряд похожих областей с высококонтрастными яркими отметинами, которые кажутся петлями по поверхности. Обычно они выглядят как широкие яркие вихри, разделенные более темными полосами, выходящими за вихри. Тот факт, что они существуют, вызывает вопросы о том, как они формируются, на которые пока нет четкого ответа. Как только эта загадка будет раскрыта, учёные смогут лучше понять, как на лунную поверхность влияет солнечный ветер, бомбардировка микрометеоритами, как лунный грунт «мигрирует» и какие другие эффекты местная окружающая среда оказывает на поверхность.
«Лунные водовороты вызвали интерес ученых с момента их открытия, отчасти потому, что научное сообщество до конца не понимает, как они образовались. Существует множество гипотез о процессе их формирования. У каждой гипотезы есть наблюдения, которые ее подтверждают, но есть и другие наблюдения, которые ей противоречат», — сказал Вейрих. «Поскольку у нас нет полного понимания того, как образовались эти водовороты, мы не до конца понимаем историю, которую они могут рассказать нам о Луне. Их формирование может включать в себя комбинацию хорошо понятных процессов, взаимодействующих друг с другом, или неизвестный в настоящее время процесс. Необычные объекты или явления иногда являются ключом к получению более глубоких знаний, и по этой причине лунные вереницы очень интригуют. И тот факт, что они выглядят действительно круто».
Более детальное изучение завитков
Для своей работы команда Вейриха обратилась к более ранним исследованиям, показавшим, что яркие области находятся на 2-3 метра ниже темных, особенно в лунном водовороте Mare Ingenii. «Однако это не так просто, поскольку яркие области равномерно ниже темных. Если бы это было так, то взаимосвязь между топографией и водоворотом было бы легко продемонстрировать, сравнив карту высот с изображением водоворота. Вместо этого эта взаимосвязь видна только тогда, когда мы сравниваем среднюю высоту светлых областей и среднюю высоту темных областей».
Вейрих изучил изображения миссии Lunar Reconnaissance Orbiter и применил специальный пакет программного обеспечения для определения топографии поверхности. Команда также использовала инструменты машинного обучения для обработки конкретных изображений. Он разделил вихри на различные блоки: яркие области (в завихрении) и темные области (или «вне вихря»). Исследования позволили им идентифицировать переходные области между двумя единицами, и они назвали их «диффузно-вихревыми».
Корреляция между топографией и образованием вихрей до сих пор не объясняет точно, почему они образуются. Но это дает ученым-планетологам некоторые новые подсказки, когда они изучают другие особенности вихрей на Луне. В настоящее время существует несколько теорий образования, но ни одна из них не объясняет всех деталей. Одна из идей состоит в том, что они образовались в результате ударов комет. Это объясняет яркость этих особенностей. Другая теория заключается в том, что вихри образуются, когда слабые магнитные поля защищают более светлый грунт лунной поверхности (реголит) от солнечного ветра. Наконец, свою роль могут сыграть слабые электрические поля, создаваемые кратковременными взаимодействиями между магнитными аномалиями и плазмой солнечного ветра. Эти поля могут воздействовать на электрически заряженную мелкую пыль на поверхности. Как топография влияет на любую из этих теорий, до сих пор неизвестно.
Как они это сделали
Специализированное программное обеспечение, которое использовала команда, выполняет стереофотоклинометрию для анализа топографии поверхности. Он сочетает в себе стереоизображение и фотоклинометрию для определения высоты поверхности региона. Интересующие вихревые единицы были определены с помощью процедур машинного обучения. Затем команда сравнила эту информацию с топографией, полученной SPC. Это позволило им статистически определить, существуют ли корреляции роста и какие различия они демонстрируют.
Методология SPC использовалась на различных поверхностях, в том числе с использованием данных миссии OSIRIS-REx, среди других миссий. Ученые-планетологи используют методологии SPC для описания форм планет, астероидов, комет и других малых тел. Тем не менее, однозначного объяснения этим вихрям пока нет. Однако сочетание изображений с высоким разрешением, машинного обучения и передовых программных технологий дает ученым-планетологам больше информации об их до сих пор загадочном происхождении.
Для дополнительной информации
Два лунных вихря связаны с топографией
