Об изостатической модели маскона

Если вещество Луны рассматривать как очень вязкую жидкость, то по формулам гидродинамики можно оценить время восстановления изостатического равновесия. В области с поперечником, равным размеру центрального бассейна Моря Дождей (около 680 км), изостатическое выравнивание произойдет за 1 млрд лет даже при высоком значении вязкости — 10^25 пуаз, характерном для наиболее прочных верхних слоев Земли. Скорость движения вещества определяется средней вязкостью в слое, толщина которого порядка поперечника Моря Дождей. Средняя вязкость такого слоя, по-видимому, существенно ниже 10^25 пуаз, поэтому выравнивание должно происходить не за 1 млрд лет, а быстрее. Это подтверждается и тем, что дно успело значительно подняться и в кратерах меньших размеров, хотя время изостатического выравнивания пропорционально линейным размерам.

Но твердое вещество Луны (и Земли) можно рассматривать как вязкую жидкость лишь при больших нагрузках. Если же нагрузка меньше некоторого предельного значения (порога прочности), то вещество уже не течет, а лишь подвергается сравнительно небольшой упругой деформации. Однако надежных данных о величине порога прочности нет. Болдуин, считая, что во всех кратерах поперечником более 15—20 км дно приподнималось вследствие частичного изостатического выравнивания, получил порог прочности лунного вещества вблизи поверхности равным 30—50 кг/см2. В то же время некоторые исследователи, основываясь на лабораторных данных, принимают для порога прочности холодных твердых пород значение около 1000 кг/см2. Если допустить, что избыточная масса маскона в Море Дождей, как полагает Б. О’Лири, составляет 4,3·10^-5 массы Луны (т. е. в 2 раза больше, чем по Мюллеру и Сьёгрену), то такая масса создает на глубине, равной радиусу моря (340 км), напряжения, почти вдвое превышающие порог прочности, найденный Болдуином. А между тем из-за более высокой температуры прочность вещества на больших глубинах должна быть ниже, чем у поверхности.

Если толщина твердой оболочки невелика, 300—400 км (что, по-видимому, наиболее вероятно), то в больших лунных морях должно было произойти изостатическое выравнивание, и поэтому в них не могли сохраниться протяженные области с неуравновешенным избытком массы.

При изостатическом равновесии не должно быть больших напряжений глубже 200— 300 км. Следовательно, предполагаемый вблизи поверхности избыток плотности компенсируется соответствующим недостатком плотности на глубине около 100—150 км. Ниже этого уровня напряжения не достигают порога прочности, а выше — остаются большими, но и прочность вещества там достаточно высока.

Изостатическая модель маскона: твердая базальтовая лава; поверхностный слой, подвергавшийся многократному рыхлению метеоритными ударами; слой с примесью льда; слой с примесью воды; слои, содержащие гидратированные минералы и примеси различных летучих веществ; слой, имеющий средний состав Луны. Вблизи поверхности морские области имеют избыток плотности (и массы) по сравнению с соседними континентальными областями, а на глубинах 100—200 км, наоборот, — недостаток плотности.

Такую же модель маскона подсказывает и рассмотрение физических условий в оболочке Луны. Большинство специалистов считают, что континентальные области Луны, в отличие от земных континентов, представляют собой не изверженные породы, а недифференцированное первичное вещество, никогда не подвергавшееся расплавлению. Этот вывод согласуется с более низкой радиоактивностью континентальных областей на Луне, обнаруженной советской автоматической станцией «Луна-10».