Что происходит с предметами на Луне и почему они разрушаются

У Луны есть очень разреженная газовая оболочка — экзосфера. Но плотной атмосферы, как на Земле, практически нет. Нет у Луны и глобального магнитного поля. Поэтому её поверхность почти не защищена от солнечного ультрафиолета, солнечного ветра и космического излучения.

Температуры здесь тоже экстремальные. В районе экватора поверхность Луны днём может нагреваться примерно до +121 °C, а ночью остывать до −133 °C. Ещё холоднее в кратерах около полюсов, куда никогда не попадает солнечный свет: там температура может опускаться ниже −246 °C.

Жидкой воды на открытой поверхности Луны почти нет. При этом в некоторых постоянно затенённых областях около полюсов обнаружен водяной лёд. Нет на поверхности и условий, в которых могли бы активно жить и размножаться земные микроорганизмы.

В результате предметы на Луне разрушаются совсем не так, как на Земле. Им не страшны дождь, ветер или плесень, зато на них постоянно воздействуют ультрафиолет и космическая радиация. Кроме того, материалы испытывают сильные перепады температуры, а поверхность Луны постепенно меняют удары микрометеороидов.

На Земле вода и воздух постоянно воздействуют на окружающие предметы. Дождь размывает поверхности, ветер переносит песок и пыль, влага проникает в трещины, а металлы со временем ржавеют. На Луне большинства этих привычных процессов нет.

Почему отсутствие воды помогает сохранять предметы

На Земле вода может постепенно разрушать даже прочные материалы. Она проникает в небольшие трещины, а при замерзании расширяется и увеличивает их. Повторяясь много раз, такие циклы повреждают камень, бетон и другие материалы. Перепады влажности тоже влияют на дерево, ткани и некоторые другие материалы.

На Луне нет дождя, конденсата и привычных циклов намокания и высыхания. Нет там и ветра, который мог бы переносить пыль и постепенно стирать поверхности. По этой же причине на Луне не происходит обычного биологического разложения. Для активной деятельности микроорганизмов нужна прежде всего доступная вода и подходящая среда. Поэтому оставленная на поверхности ткань не покроется плесенью, а дерево не будет гнить так, как на Земле.

Почему металлы на Луне почти не ржавеют

Обычное ржавление железа происходит при участии воды и кислорода. Поэтому на большей части поверхности Луны металлические предметы не должны покрываться ржавчиной так, как это происходит на Земле.

Но есть интересное исключение. В 2020 году группа учёных под руководством Шуая Ли из Гавайского университета обнаружила в высоких широтах Луны гематит — минерал, содержащий окисленное железо. Исследователи нашли его по данным прибора Moon Mineralogy Mapper, который работал на индийском аппарате «Чандраян-1».

Как гематит образовался в таких необычных условиях, пока точно не известно. Одна из гипотез связывает этот процесс со следами воды и кислородом из верхних слоёв земной атмосферы. Он может достигать Луны, когда она проходит через магнитный хвост Земли — вытянутую часть земной магнитосферы. Но в целом привычная земная коррозия для поверхности Луны нехарактерна.

Лунный вакуум нельзя считать идеальным консервантом. Без воды, ветра и плотной атмосферы одни привычные процессы разрушения здесь почти не работают, но вместо них на предметы действуют излучение, перепады температуры, лунная пыль и микрометеороиды.

Ультрафиолет и радиация

На Земле от значительной части опасного излучения нас защищает атмосфера. На Луне такой защиты почти нет, поэтому солнечный ультрафиолет и космическая радиация сильнее воздействуют на предметы на поверхности.

Особенно быстро страдают пластик и синтетические ткани. Под действием излучения их структура постепенно разрушается: материалы теряют прочность, становятся более хрупкими и выцветают. Именно поэтому ткань или пластик могут со временем сильно испортиться, даже если на них нет ни ржавчины, ни плесени.

Металлы обычно лучше переносят ультрафиолет. Поэтому под солнечным излучением они разрушаются медленнее. Но это не значит, что металлические предметы на Луне могут сохраняться вечно. На них действуют радиация, перепады температуры и удары мельчайших метеороидов.

Температурные циклы

Лунный день и ночь вместе длятся около 29,5 земных суток. За это время поверхность успевает сильно нагреться на Солнце, а затем остыть. Поэтому предметы, оставленные астронавтами программы «Аполлон», за прошедшие десятилетия пережили уже сотни таких циклов. Например, для объектов миссии «Аполлон-11» к 2026 году их было около 700.

Резкие перепады температуры постепенно изнашивают оставленные на Луне предметы. При нагревании и охлаждении металл, пластик и ткань немного меняются в размере, и со временем это может привести к трещинам, повреждению ткани и ослаблению креплений.

Лунная пыль и микрометеороиды

Лунная пыль — это самая мелкая часть реголита, рыхлого слоя грунта, который покрывает поверхность Луны. Его частицы не сглаживаются водой и ветром, как многие частицы песка на Земле, поэтому могут быть острыми и абразивными.

Астронавты программы «Аполлон» столкнулись с этим на практике. Лунная пыль прилипала к скафандрам, царапала поверхности и мешала работе оборудования. Особенно опасна она для движущихся деталей и соединений, куда мелкие частицы могут проникать и усиливать износ.

При этом сама по себе пыль не летает по Луне постоянными потоками: ветра там нет. Поверхность меняется прежде всего из-за ударов метеороидов и микрометеороидов. Они выбивают частицы грунта и постепенно перемешивают его верхний слой. Этот процесс называют ударным перемешиванием реголита.

В 1969–1972 годах астронавты NASA шесть раз высаживались на Луну в рамках программы «Аполлон». Во время каждой экспедиции они устанавливали рядом с местом посадки американский флаг. Флаги были сделаны из обычного нейлона и не предназначались для десятилетий пребывания на Луне.

Первый флаг установили Нил Армстронг и Базз Олдрин во время миссии «Аполлон-11» в июле 1969 года. Олдрин рассказывал, что видел, как поток газов от двигателя повалил флаг. Некоторые флаги следующих экспедиций простояли гораздо дольше. На снимках аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter рядом с местами посадок видны их тени. Значит, спустя десятилетия после высадок флаги всё ещё стояли.

Но сами полотнища с орбиты подробно рассмотреть нельзя. Поэтому точное состояние флагов на Луне сегодня неизвестно. Мы не знаем, цела ли ткань и какого она цвета. Есть популярная версия, что под действием солнечного ультрафиолета флаги полностью выцвели и стали белыми. Это возможно: за десятилетия излучение должно было повредить красители и сам нейлон.

На Земле след на песке может исчезнуть после первого дождя или сильного ветра. На Луне ни дождя, ни ветра нет, поэтому отпечатки ботинок астронавтов сохраняются намного дольше.

Но поверхность Луны не остаётся неизменной. В неё постоянно врезаются метеороиды и микрометеороиды. При ударах они выбивают и перемещают частицы грунта — так постепенно меняется верхний слой реголита. Со временем этот процесс сотрёт и следы астронавтов.

Раньше считалось, что отпечатки могут сохраняться миллионы лет. Однако наблюдения аппарата Lunar Reconnaissance Orbiter показали, что верхний слой лунного грунта меняется быстрее, чем предполагали учёные. По современным оценкам NASA, следы астронавтов могут сохраняться десятки тысяч лет. Для нас это огромный срок, но всё же не вечность.

На Луне вещи разрушаются иначе, чем на Земле. Здесь нет дождя и ветра, почти не происходит привычного ржавления, зато на предметы воздействуют излучение, перепады температуры и микрометеороиды. Поэтому даже в лунных условиях ничто не сохраняется вечно.