Эра лунных полетов началась в 1959 году, когда Советский Союз приступил к запуску первых автоматических межпланетных станций (АМС). Среди них особое место занимает «Луна-2» — первый созданный руками человека аппарат, совершивший полет на другое небесное тело, и «Луна-3», впервые передавшая на Землю снимки обратной стороны Луны. Затем последовали полеты американских АМС — «Пионер» и «Ренджер» — и других советских космических аппаратов серии «Луна». «Луна-9» впервые осуществила мягкую посадку на лунную поверхность, а вслед за тем такую же задачу выполнил ряд американских автоматических станций серии «Сурвейор». «Луна-10» была первым космическим кораблем, выведенным на окололунную орбиту, а за ней вскоре появилась серия американских искусственных спутников Луны (ИСЛ) — «Лунар орбитер».

Новую страницу в исследовании Луны открыли полеты американских космических кораблей серии «Аполлон». В 1968 году американские астронавты на борту корабля «Аполлон-8» совершили первый облет Луны, а в 1969 году члены экипажа «Аполлон-11» ступили на ее поверхность и положили начало дальнейшим американским экспедициям на Луну. Одновременно продолжались и советские исследования с помощью станций серии «Луна», причем «Луна-16» стала первым в 1970 году беспилотным космическим аппаратом, собравшим и доставившим на Землю образцы лунного грунта.

Все это привело к накоплению значительного количества сведений о нашем спутнике: устные описания и фотографии, сделанные членами экспедиций «Аполлон», непосредственные телепередачи на Землю, образцы лунных пород и грунта, собранные американскими астронавтами и роботами «Луна-16» и «Луна-20». Ученые располагают теперь целыми фототеками снимков и большим запасом фактической информации, переданной бортовой аппаратурой искусственных спутников Луны, и приборами, установленными на ее поверхности.

Подобно тому, как при процессе проявления все отчетливее и отчетливее выступает изображение на фотографии, перед нами постепенно возникает картина строения Луны и ее история. Вооруженные новыми знаниями, ученые мира приходят к новым заключениям и гипотезам, которые, вероятно, приведут их к новым теориям о происхождении и ранней фазе развития Луны, Земли и всей Солнечной системы.

Что же мы знаем сегодня?

Мы знаем, что поверхностные формации Луны чрезвычайно старые, настолько старые, что они сохранили следы преобразований, происходивших в самой ранней стадии существования нашей части Вселенной. Мы знаем, что лунные породы и грунт похожи на земные, но в то же время они не идентичны им. Мы знаем, что успокоившаяся теперь Луна на раннем этапе своей истории прошла через очень бурные периоды, что поверхностный ее покров так же слоист, как и кора Земли, и что на ней, как и на Земле, происходят сейсмические колебания.

Мы знаем, что большинство лунных кратеров обязано своим происхождением действию метеороидов и малых астероидов. Мы предполагаем, что на Луне есть еще несколько небольших действующих вулканов, а также имеется какое-то количество воды. Мы знаем, что некоторые районы Луны высокорадиоактивны и что поток тепла из ее недр на поверхность вдвое мощнее, чем предполагалось. Мы знаем, что на Луне есть трудно объяснимые колебания, резко различающиеся по своей силе. Как и предполагалось, мы не нашли на Луне никаких признаков существования каких-либо форм жизни.

Таков, вкратце, итог наших основных знаний, накопленных в результате исследований Луны, проведенных космическими кораблями. Перейдем теперь к более детальному рассмотрению имеющихся данных, начиная с анализа 269 кг образцов лунных пород и грунта, доставленных на Землю американскими космическими кораблями «Аполлон».

В основном, собранные лунные породы соответствуют трем видам земных горных пород: базальту, нориту и анортозиту. Темного цвета базальт, встречающийся на дне земных океанов и в других местах, образуется путем затвердевания лавы или магмы, извергающихся из раскаленных недр Земли. Как на Земле, так и на Луне базальт содержит высокий процент железа. Но некоторые виды лунного базальта богаты также и такими более тугоплавкими металлами, как титан, редко встречающийся в составе земных базальтов. Ученые также установили, что более легкоплавкие металлы (свинец, ртуть и натрий) под влиянием тепла, выделявшегося при ударах мелких метеоритов и частиц космической пыли, расплавлялись и испарялись. Образовавшиеся таким образом облака газа, осаждаясь, разнесли металлы по ее поверхности.

Лунный норит отличается сравнительно темной окраской, значительной концентрацией калия и фосфора и более высоким, чем обычно на Земле, содержанием тяжелых радиоактивных элементов. Анортозит на Луне богат алюминиевыми и кальциевыми соединениями и потому имеет очень светлую окраску. В некоторых районах Луны преобладающей породой материковых гор и возвышенностей является анортозит. Этим и объясняется тот факт, что они выглядят светлее, чем наполненные базальтом «моря».

На основании данных приборов, установленных астронавтами в разных местах на поверхности Луны, ученые вычислили толщину ее коры в районе Фра-Мауро, где высадились члены экипажа «Аполлон-14» Шепард и Митчелл. По сообщению профессора Массачусетского технологического института (уроженца Турции) д-ра Нафи Токсоза, ученые, занимающиеся этой проблемой, пришли к убеждению, что внешний покров лунной коры состоит из двух основных слоев. Мощность верхнего слоя, сложенного из базальтовых материалов, достигает примерно 25 км, а под ним залегает слой либо норита, либо анортозита толщиною около 40 км.

Эти сведения были получены посредством сейсмометров, подобных тем, которыми ученые пользуются на нашей планете для регистрации землетрясений. Но так как Луна по крайней мере в миллион раз менее активна, чем Земля, то используемые на ней сейсмометры отличаются очень высокой чувствительностью. Они способны, например, регистрировать малейшие колебания поверхности, вызванные, скажем, шагами астронавтов или выходом небольшого количества газа из лунного отсека корабля.

Сейсмологам теперь удалось разгадать причину странного явления, обнаруженного после установки приборов членами первых экспедиций: в результате падения на лунную поверхность частей ракеты-носителя «Сатурн» и корабля «Аполлон» Луна в продолжении часа гудела, как гонг после удара. Профессор Колумбийского университета д-р Гэри Латам объясняет это тем, что поверхность Луны во многих местах состоит из весьма рыхлого обломочного материала, толщиной от одного до двух километров. Падение тяжелых предметов на поверхность Луны поэтому вызывает такие реверберации, какие могли бы возникнуть в огромном море галечника от разрыва гигантского снаряда. Реверберация на Луне продолжается значительно дольше, чем на Земле, потому что там меньше воды и ниже сила тяготения.

Сейсмографы ежегодно регистрируют до двух тысяч лунотрясений, но количество выделяемой каждым из них энергии составляет лишь незначительную долю энергии землетрясений средней интенсивности. Существует, по-видимому, два основных типа лунотрясений. К первому относятся регулярно повторяющиеся каждый месяц, происходящие примерно в десяти точках и связанные, очевидно, с месячными обращениями Луны вокруг Земли. Многие ученые считают, что такие колебания объясняются силой земного притяжения, оказывающей на поверхность Луны примерно такое же влияние, как лунное притяжение на Земле (приливо-отливное движение морей).

Второй тип — серийные лунотрясения, повторяющиеся через короткие интервалы на протяжении нескольких дней. На Земле серии таких мелких толчков обычно связаны с вулканическими извержениями. По мнению многих ученых, активных вулканов на Луне должно быть очень мало, но исчерпывающих данных на этот счет пока еще нет. Возможным вулканическим очагом может быть кратер Альфонс, находящийся в южной центральной части видимой стороны Луны. По сообщению советского астронома Николая Козырева, в 1958 году там наблюдалось явление, похожее на взрыв газов. Нечто подобное отметили в 1963 году и американские астрономы в районе кратера Аристарх в северо-западной части Луны.

Согласно пока еще не проверенному сообщению, одно из таких извержений выбросило небольшой гейзер воды. Если это так, то наличие воды увеличивает возможность существования жизни на Луне. Профессор техасского Университета имени Раиса д-р Джон Фриман говорит, что 7 марта 1971 года установленные астронавтами приборы в двух местах зафиксировали извержения водяного пара, продолжавшиеся около 14 часов. В то же самое время сейсмометры зарегистрировали серию вулканоподобных сотрясений, или лунотрясений. Водяной пар, видимо, улетучился в пространство. Когда Фриман опубликовал свои наблюдения, скептики высказали предположение, что водяной пар на Луне не что иное, как водяной пар, входивший в состав выхлопных газов двигателей «Аполлон-14». Но в апреле 1972 года Фриман сообщил, что тщательное изучение данных приборов это исключает. В задание экспедиции «Аполлон-17» входит проверка такого предположения.

Никаких признаков органических или живых веществ в собранных образцах грунта и породы до сих пор обнаружено не было. В связи с этим после третьей высадки был отменен трехнедельный карантин на Земле для экипажей возвращающихся космических кораблей. Снят был также карантин и для самих кораблей и доставленных ими образцов. Однако ботаники, работающие с лунной пылью, с удивлением констатируют, что она является прекрасным удобрением и при добавке к почве стимулирует рост различных видов земных растений.

Сюрпризом было количество тепла, выделяемого на поверхность Луны из ее недр, оказавшееся вдвое большим, чем предполагалось. Измерение тепловых потоков было произведено на Луне впервые членами экипажа «Аполлона-15», установившими в буровой скважине измерительные приборы. Вторая попытка измерения внутренней температуры Луны во время экспедиции «Аполлон-16» закончилась неудачей, так как астронавт Янг, споткнувшись, оборвал кабель питания прибора.

Ученые в основном согласны, что незначительное количество радиоактивных веществ, содержащихся в основных горных породах, и вызывает внутренний нагрев масс таких планет, как Земля и Луна. Профессор Колумбийского университета д-р Маркус Э. Лангсет говорит, что если бы радиоактивные материалы были так же распространены в недрах Луны, как и в недрах Земли, то тепловой поток из недр Луны, соответственно разнице их масс, составил бы от одной шестой до одной четвертой среднего теплового излучения Земли. Фактически же, сообщает он, приборы экспедиции «Аполлон-15» зарегистрировали интенсивность теплового излучения Луны лишь в два раза меньше земного.

Д-р Лангсет считает маловероятным, что такая высокая интенсивность существует на всей Луне. Он допускает существование местной аномалии, что в районе Хэдли. По мнению д-ра Джералда Дж. Вассербурга, ядерного физика из Калифорнийского технологического института, определявшего возраст образцов, доставленных экспедициями «Аполлон», это явление объясняется тем, что наиболее радиоактивный материал залегает поблизости от поверхности Луны. Иначе, заключает он, «лунные недра должны были бы быть просто раскаленной лужей».

Еще труднее объяснить большие колебания магнитных полей Луны; их напряженность настолько меньше земной, что один из первых искусственных спутников Луны «Эксплорер-35», запущенный на селеноцентрическую орбиту, с расстояния 800 км не зарегистрировал вообще никаких признаков магнетизма. Впервые магнетизм на Луне был обнаружен магнитометрами, установленными экипажем «Аполлона-12» Конрадом и Бином, высадившимся в районе Океана бурь в 1969 году. Гамма этого магнитного поля составляла 35 единиц, или одну тысячную земного напряжения в районе экватора. Магнитометры «Аполлона-14» обнаружили два магнитных поля в разных местах, гамма одного равнялась сорока единицам, а другого — ста. Приборы же «Аполлона-15» зарегистрировали магнитное поле напряженностью, приближающейся к нулю. Во время экспедиции «Аполлона-16» астронавты Янг и Дюк зарегистрировали магнитное поле самой высокой напряженности, до сих пор обнаруженной на Луне; его гамма достигала 313 единиц. Кроме того, в разных местах исследованного ими района они неожиданно обнаружили признаки существования магнитных полей противоположных полюсов. Все это указывает на то, что на Луне, как и на Земле, остывание смежных участков коры происходило в разные геологические периоды.

Почти все доставленные на Землю образцы лунных пород содержат известную степень остаточной намагниченности, свидетельствующей, по мнению ученых, о том, что на Луне миллиарды лет тому назад существовало мощное магнитное поле. Но ученые затрудняются объяснить слабость лунного магнетизма.

Большой интерес для ученых представляет возможность определить возраст лунных пород. Это производится путем измерения степени радиоактивного распада различных элементов, входящих в состав образца. Ядро каждого радиоактивного атома распадается на ядра более легких элементов с характерной для каждого из них скоростью. Некоторые настолько нестабильны, что их следы исчезают через небольшое количество лет. У других, наоборот, распад происходит медленно, и проходят миллионы лет, прежде чем достигается стадия полураспада.

Путем сравнения количеств долговечных радиоактивных элементов ядерные физики предыдущего поколения помогли археологам и палентологам установить даты важных событий раннего периода истории Земли. Тот же метод применялся для определения возраста упавших на Землю метеоритов. Радиоактивное датирование метеоритов показывает, что самые старые из них затвердели в результате охлаждения жидких материалов около 4,6 миллиарда лет тому назад. Большинство астрономов считает, что в то время путем конденсации и затвердения частей огромного облака газов образовались и Солн­це, и планеты, и другие тела на­шей Солнечной системы.

Ученые оценивают возраст Зем­ли в 4,6 миллиарда лет, хотя воз­раст наиболее старых горных по­род, встречающимся на Земле, не более 3,5 миллиарда лет. Этот разрыв объясняется тем, что все следы первоначальной фазы ис­тории Земли стерлись под воз­действием стихийных сил. На Лу­не же, лишенной атмосферы и во­ды, действие этих сил было сла­бее, и потому ученые не теряли надежду обнаружить там перво­бытные материалы.

Надежда эта оправдалась. По­роды Луны оказались очень ста­рыми, многие из них старше зем­ных, а некоторые, возможно, та­кого же возраста, как и Солнеч­ная система. Самыми старыми из привезенных образцов оказались маленькие зерна лунного грунта и пыли. Некоторым из них 4,6 миллиарда лет, и они, таким об­разом, могут представлять собой первобытные материалы, образовавшиеся при затвердении Луны. Однако, многие ученые придерживаются мнения, что они являются мелкими осколками метеоритов, сформировавшихся в межпланетном пространстве и разбившихся при ударе о поверхность Луны. Возраст многих частиц лунного грунта оценивается в 4,5 миллиарда лет. После образования Солнечной системы Луна могла подвергнуться сильному действию метеоритного дождя.

Самым старым из доставленных камней (4,15 миллиарда лет) оказался осколок анортозита весом 269 граммов, найденный Дэвидом Скоттом («Аполлон-15») у подножия Апеннинских гор. Некоторые ученые полагают, что он представляет собой часть первобытной лунной коры, почему его и назвали «первобытным камнем». Данные определения возраста образцов, впервые собранных на возвышенностях Луны членами экипажа «Аполлона-16», еще не были опубликованы к моменту написания этой статьи, как и не были опубликованы данные, касающиеся возраста образцов пород, собранных роботами советской АМС «Луна-20» двумя месяцами раньше.

Самое катастрофическое из до сих пор установленных в истории Луны событий произошло 3,9 миллиарда лет тому назад, когда твердое тело более 100 км в поперечнике упало на ее поверхность в северо-западной части видимого с Земли полушария. От удара расплавился громадный участок поверхности: лава и осколки породы разлетелись на тысячи километров. В процессе охлаждения жидкая масса заполнила появившийся от удара глубокий разрыв и, затвердев, образовала плато, имеющее форму почти правильного круга, диаметром около 1300 км, которое получило название Море дождей.

Куски породы, выброшенные этим катаклизмическим столкновением, были обнаружены Скоттом и Ирвином в районе прилунения вблизи Апеннинских гор, формирующих юго-западную окраину Моря дождей. Другие породы этого извержения образовали окружающую Море дождей формацию Фра-Мауро. Образцы пород Фра-Мауро были собраны Шепардом и Митчеллом («Аполлон-14») в районе, расположенном в 500 км к югу от Моря дождей. Дополнительные сведения, возможно, будут извлечены из данных, переданных советским Луноходом, доставленным на Луну в 1970 году в район Моря дождей советской АМС «Луна-16». За десять с половиной месяцев своей активности Луноход прошел 10 километров по поверхности Луны.

Данные экспедиции «Аполлон-11» показывают, что через 300 миллионов лет после столкновения, в результате которого возникло Море дождей, на Луне произошел ряд еще более сложных событий, вызвавших новое плавление материалов, в процессе застывания которых образовалось Море спокойствия, протянувшееся на 700 км в ширину около лунного экватора в восточной части видимой стороны Луны.

Примерно 150 миллионов лет спустя охлаждение лавы привело к образованию Моря плодородия, раскинувшегося чуть к юго-западу от Моря спокойствия. Следы этого события были найдены в образцах грунта, доставленных на Землю советской автоматической станцией «Луна-16».

Наиболее позднее образование лунного «моря» имело место спустя еще 150 миллионов лет — около 3,3 миллиарда лет тому назад, — когда застывающая лава сползла из нескольких районов, образовав Океан бурь — овальную равнину, длиною более 2000 км, в западной части видимой стороны Луны. Данные, подтверждающие эти заключения, содержатся в образцах, собранных Конрадом и Бином («Аполлон-12») на восточной окраине Океана. Дальнейшие доказательства этих событий могут быть получены при анализе самого большого из привезенных до сих пор камней, весящего 9,6 кг и имеющего примерно тот же возраст. Этот кусок базальта, доставленный экспедицией «Аполлон-15», назван «Великим шотландцем» — в честь нашедшего его астронавта Дэвида Скотта.

Таким образом, период между тремя и четырьмя миллиардами лет тому назад был, пожалуй, самым активным в истории Луны. Между отдельными крупными событиями эта эпоха была свидетельницей громадных потоков лавы, интенсивной бомбардировки поверхности Луны астероидами и метеороидами и очень быстрого охлаждения поверхности. Имеющиеся данные указывают на то, что последующие два миллиарда лет были на Луне относительно спокойными.

Но затем, около 900 миллионов лет тому назад, произошел новый катаклизм. Гигантское тело, более 10 км в диаметре, упало на поверхность Луны немного северо-западнее от ее центра, образовав огромный кратер Коперника, разбросав при этом раскаленные массы породы на сотни километров вокруг. Образцы, собранные экспедициями «Аполлон-12» и «Аполлон-14», по-видимому, и появились в результате этого страшного удара.

На основании всех собранных данных ученые составили следующую картину, в общих чертах обрисовывающую раннюю историю Луны. В процессе охлаждения, конденсации и затвердевания первоначального облака газов, из которых сформировались небесные тела Солнечной системы, первые образовавшиеся жидкости были с самыми высокими температурами кипения, а первые твердые тела — с самыми высокими температурами плавления. Сила тяготения соединила друг с другом более плотные тела, а затем их окружили жидкости и газы.

Притяжение первобытной Луны влекло к себе пролетающие мимо крупные и малые тела. Благодаря теплу, выделявшемуся при ударах, поверхность Луны оставалась горячей, несмотря на то, что недра ее охлаждались. По поверхности растекались, кипели и расплескивались громадные моря лавы. Первым в процессе охлаждения стал затвердевать светлый по окраске анортозит, всплывавший на поверхности жидкой лавы и впоследствии образовавший лунные возвышенности.

Следующим, по мере дальнейшего охлаждения, начал затвердевать норит, содержащий высокую концентрацию радиоактивных материалов. Он был тяжелее и опускался на дно океана лавы. Много позже, под ударами крупных метеороидов, куски норита вылетали из недр и выбрасывались на поверхность. Оставшаяся лава, состоящая теперь в основном из базальта, продолжала остывать по мере уменьшения космической бомбардировки, закончившейся примерно 3,3 миллиарда лет тому назад, когда большая часть проносившихся мимо Земли и Луны метеорных тел и обломков к тому времени была уже ими притянута и в этой части Вселенной воцарилось относительное спокойствие.

Многие ученые предполагают, что нечто подобное происходило и на Земле. Но все, или почти все, следы этого стерлись или были уничтожены три миллиарда лет длившимся процессом образования гор и океанических бассейнов и действием всех видов выветривания и эрозии.

Что же все это говорит о происхождении Луны? Еще до того, как человеческая нога ступила впервые на ее поверхность, существовали три противоречивые теории. Согласно первой, Луна оторвалась от Земли, образовав при этом громадную впадину, ставшую впоследствии Тихим океаном. Согласно второй, Луна блуждала по Солнечной системе, пока, наконец, не попала в поле притяжения Земли. Согласно третьей, и Земля, и Луна образовались одновременно путем конденсации сгустков газа в пределах громадного облака, из которого образовались Солнце и прочие планеты.

Все три основные теории происхождения Луны имеют до сих пор своих сторонников. Большинство, по-видимому, склоняется все же к тому, что Луна образовалась одновременно с Землей из первобытного газового облака. Однако есть еще и горячие защитники теорий о захвате блуждавшего тела и об отщеплении от Земли. Но вряд ли кто-нибудь будет сейчас настаивать на полной несостоятельности какой-либо из этих теорий, хотя гипотеза об отщеплении Луны имеет теперь все меньше и меньше сторонников.

Другой спор возник по следующему вопросу: была ли Луна горячей или холодной в момент своего образования? Если она была достаточно горячей, то она должна была бы расплавиться целиком, и более тяжелые материалы, как например железо, сосредоточились бы вокруг ее центра. В таком случае железо находилось бы и по сей день в распавленном состоянии, а расплавленное ядро создавало бы магнитное поле, подобно тому как, по мнению ученых, это происходит на Земле. С другой стороны, если бы Луна оставалась сравнительно холодной на протяжении всей своей истории, то тяжелые материалы не опустились бы в ее недра, а, следовательно, на ней не было бы магнетизма.

Пока что результаты лунных исследований не дают определенного подтверждения ни одной из выдвинутых теорий. В периоды своей ранней истории Луна, по-видимому, временами была очень горячей — во всяком случае достаточно горячей для того, чтобы вызывать продолжительное плавление поверхностного покрова, но, очевидно, не настолько горячей, чтобы расплавилась вся ее масса. Основным аргументом в пользу гипотезы о том, что Луна когда-то находилась в расплавленном состоянии, служит многослойность ее структуры, обнаруженной бурением в исследованных районах.

С другой стороны,траектория искусственных спутников Луны не всегда совпадает с круговой орбитой. Отклонения от нее указывают на то, что концентрации более тяжелых материалов залегают непосредственно под базальтовым покровом лунных морей. Если эти материалы не погрузились глубоко в недра Луны, то это значит, что подстилающие их толщи никогда не были в расплавленном состоянии. Кроме того, измерения электропроводности ее недр, осуществленные с помощью приборов, запущенных на окололунную орбиту и установленных на поверхности Луны, показывают, что внутренняя температура нашего спутника теперь сравнительно низкая. А если это так, то высокая интенсивность теплового потока, отмеченная экспедицией «Аполлон-15», объясняется тем, что источники тепла находятся у нее сравнительно недалеко от поверхности. На этом, кстати, сходятся сторонники всех трех теорий о происхождении Луны.

Как же в дальнейшем будут развиваться исследования Луны? Экспедиция «Аполлон-17», последняя в данной программе, совершит прилунение в декабре 1972 года чуть южнее кратера Литтров и горного хребта Таурус, примерно в 1000 км к северо-западу от центра видимой стороны Луны. Членами экспедиции назначены: Юджин Сернан (командир корабля), Роналд Эванс (пилот командного отсека) и д-р Гаррисон Шмитт(пилот лунной кабины). Геолог д-р Шмитт будет первым американским астронавтом в программе «Аполлон», всецело посвятившим себя науке.

Изучением образцов и данных, полученных экспедициями «Аполлон», занимаются сейчас более 200 коллективов ученых в Соединенных Штатах и в 16 других странах. В январе 1971 года вступил в силу договор о взаимном обмене доставленными с поверхности Луны образцами между Академией наук СССР и Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства. Оба эти учреждения также договорились о широком обмене мнений, касающихся результатов научных целей и будущих программ исследования Луны; об обмене фотографиями ее поверхности; об изучении вопроса разработки единой системы координат для лунных карт и об обсуждении возможности проведения совместных лунных исследований.

Сведение в одну ситему всех данных, собранных экипажами космических кораблей «Аполлон» и роботами автоматических межпланетных станций «Луна», а также результатов всех предшествовавших исследований и тех, что последуют в будущем, впервые даст ученым возможность реконструировать историю формирования планетных образований от самых ее истоков. Такие знания необходимы для понимания основных процессов Вселенной. Попытки разгадать тайны Луны будут продолжаться еще долгие годы, и на этом длинном пути программа «Аполлон» навсегда останется важной вехой.