Строение Луны

Слой реголита может иметь толщину от нескольких сантиметров до десятков метров. Как правило, толщина слоя реголита увеличивается в местных понижениях и снижается на склонах кратеров и на вершинах гор. В отдельных случаях дно кратера может быть почти свободно от реголита.

Гранулометрический состав (т. е. количество частиц различного размера в определенном объеме) обусловливается действием противоположно направленных процессов, связанных с метеоритной бомбардировкой, процессов дробления горных пород и агрегации раздробленных частиц.

На начальных стадиях формирования реголита ведущими являются процессы дробления. По мере уменьшения размеров частиц возрастает роль процессов агрегации, сопровождающих метеоритные удары: спекания, сплавления и переплавления. В определенный период наступает равновесное состояние гранулометрического состава. Установлено, что для мелкозернистой части реголита (с частицами менее 1 мм) средний медианный размер частиц равен примерно 60 мкм (т. е. 50 % частиц имеют размер более 60 мкм и 50 % — меньше 60 мкм).

Этот размер частиц можно считать соответствующим разновесному состоянию реголита.

Количество обломков горных пород определяется геологической ситуацией. Количество и размеры камней возрастают вблизи относительно более крупных кратеров, имеющих более свежий вид, т. е. образованных позднее других.

В составе реголита можно выделить несколько типов частиц, отражающих характер и степень экзогенной переработки исходного материала.

Мелкообломочный материал (размерами менее 1 см) состоит из остроугольных обломков первичных пород, зерен минералов и стекол. Содержание этих частиц может меняться от 20 до 80 % и уменьшается с возрастанием зрелости, т. е. времени формирования реголита и с увеличением размера фракции. Много брекчий, т. е. вторичных литифицированных (окаменевших) спекшихся и ошлакованных частиц, которые обладают обычно причудливой неправильной формой. Брекчии образуются при быстром уплотнении частиц под действием ударно-взрывных явлений и при медленном уплотнении в вакууме под действием вышележащих слоев грунта. Характерным типом частиц являются также агглютинаты — спекшиеся агрегаты сложной неправильной формы. Подобно брекчиям они содержат фрагменты кристаллических пород и зерна минералов, но отличаются заметно большим содержанием стекла и высокой степенью оплавления поверхности.

Всегда в реголите встречаются частицы вторичного стекла, содержание которых увеличивается по мере созревания реголита. Многие частицы вторичного стекла имеют форму, близкую к сферической, что указывает на их формирование в результате застывания расплава в полете, т. е. они результат разбрызгивания и затвердевания расплава, возникающего в центральной зоне метеоритных взрывов. Эти частицы являются продуктом наиболее интенсивной стадии экзогенной переработки реголита.

Встречаются фрагменты метеоритов, в основном это кусочки никелистого железа.

Роль метеоритной обработки подтверждается образованием многочисленных микрократеров на поверхности отдельных частиц реголита (рис. 21).

Рис. 21. Следы ударов микрометеоритов на частицах реголита (большое увеличение)

По составу и форме частиц реголит является неоднородной структурной системой, которую по существующей классификации грунтов имеют среднезернистые пылевато-песчаные грунты. В то же время по наблюдавшимся визуальным признакам реголит обладает зернисто-агрегированной структурой. Для таких структур характерна та связность, которую обнаружил лунный грунт, а также склонность частиц реголита к объединению в агрегаты.

Для реголита характерна очень большая рыхлость. Он даже в уплотненном состоянии обладает пористостью, свойственной самым рыхлым земным грунтам. Средняя пористость реголита в верхнем слое толщиной 15 см около 50 %.

Объемный вес реголита существенно изменяется с глубиной. В тонком верхнем слое плотность равна 0,8–1 г/см³, а на глубине 50 см — до 2 г/см³. Плотность реголита является важным фактором, обусловившим его прочность и деформируемость. Так, несущая способность реголита увеличивается с увеличением плотности и ростом глубины (рис. 22). При нагружении лунный грунт резко и сильно изменяет свой первоначальный объем.

Рис. 22. Характер изменения несущей способности реголита с глубиной.

Проведенные исследования не обнаружили зависимости плотности от геологической ситуации и при переходе с моря на материк. Однако эксперименты на протяженных трассах, выполненные на «Луноходах», показали существенную изменчивость несущей способности реголита. При измерении прочности одного слоя грунта его несущая способность изменялась от 1,5 до 0,15 кгс/см². В большинстве случаев прочность была связана с характером рельефа местности, однако иногда она менялась неожиданно и на равнинных участках.