Шеклтон — ударний кратер, що лежить на південному полюсі Місяця. Вершини вздовж краю кратера піддаються майже безперервному сонячному світлу, тоді як внутрішній простір постійно знаходиться в тіні. Низькотемпературна внутрішня частина кратера функціонує як холодна пастка, яка може вловлювати та заморожувати леткі речовини, що виділяються під час зіткнення комет з Місяцем, що сприяє накопиченню водяного льоду, який потенційно може бути використаний колонією на Місяці.

Кратер названий на честь дослідника Антарктики Ернеста Шеклтона.

Опис

Кратер розташований у басейні Південний полюс — Ейткен. Із Землі його видно з південного краю в районі нерівної місцевості з кратерами. Вісь обертання Місяця проходить через Шеклтон, біля його краю. Кратер має діаметр 21 км та глибину 4,2 км.

Обід трохи піднятий щодо навколишньої поверхні, і має лише злегка пошкоджений зовнішній вал. Жодні значні кратери не перетинають його край. Кратер нахилений приблизно на 1,5° в напрямку 50—90° від Землі. Його вік близько 3,6 мільярда років, і він перебував поблизу південного полюса Місяця принаймні останні два мільярди років.

Оскільки орбіта Місяця нахилена лише на 1,5° від площини екліптики, всередині кратера лежить вічна темрява. Оцінки площі постійної тіні були отримані за допомогою радіолокаційних досліджень з Землі. Вершини вздовж краю кратера освітлюються сонячним світлом протягом близько 80—90 % кожної місячної орбіти, освітленої Сонцем. Постійно освітлені гори називали вершинами вічного світла, і їхнє існування передбачалося з початку дев'ятнадцятого століття.

Внутрішня частина кратера складається з симетричного схилу 30°, який веде вниз до дна діаметром 6,6 км. Кілька кратерів всередині займають не більше кількох сотень метрів. Дно вкрите нерівним пагорбом від 300 до 400 м завтовшки. Центральна вершина близько 200 м у висоту.

На знімках краю кратера із земних радарів і космічних кораблів Шеклтон виглядає відносно неушкодженим. Він схожий на молодий кратер, який не зазнав суттєвої ерозії від наступних ударів.

Через суцільні тіні в південних полярних кратерах на їхньому дні підтримується температура, яка ніколи не перевищує приблизно . Для Шеклтона середня температура була визначена близько , досягаючи 88 K на дні кратера. За цих умов розрахункова швидкість втрати від будь-якого льоду всередині становитиме від 10−26 до 10−27 м/с. Будь-яка водяна пара, яка потрапляє сюди після зіткнення комети з Місяцем, буде назавжди заморожена на поверхні або під нею. Однак поверхневе альбедо дна кратера збігається з дальньою стороною Місяця, що свідчить про відсутність відкритого поверхневого льоду.

Дослідження

З погляду Землі, цей кратер розташований уздовж південного краю Місяця, що ускладнює спостереження. Детальне картографування полярних регіонів і зворотного боку Місяця не робилось до появи орбітальних космічних кораблів. Кратер був названий на честь Ернеста Шеклтона, англо-ірландського дослідника Антарктиди з 1901 року до своєї смерті в 1922 році. Назва була офіційно прийнята Міжнародним астрономічним союзом у 1994 році. Серед відомих кратерів неподалік є Шумейкер, , де Жерлаш, , і . Дещо далі, у східній півкулі ближнього боку Місяця, знаходяться більші кратери і , названі на честь двох інших перших дослідників Антарктичного континенту.

У 1994 році до Місяця була направлена місія Clementine з проміжним завданням фотографування його поверхні в інфрачервоному, видимому та ультрафіолетовому діапазонах, в тому числі полярних областей. Крім того, був проведений імпровізований експеримент з бістатичним радаром, розроблений для пошуку доказів місячної води на полюсах Місяця під час місії. Радіосигнали з передавача зонда Clementine були спрямовані в бік північних і південних полярних регіонів Місяця, а їхні відбиття були виявлені приймачами Мережі далекого космічного зв'язку НАСА на Землі. Проводився аналіз величини та поляризації відбитих сигналівClementine Bistatic Radar Experiment, NASAIce on the Moon, NASAIce on the Bone Dry Moon, Paul D. Spudis, December 1996. Результати були проінтерпретовані як ознаки наявності криги на полюсах Місяця. Пізніші дослідження за допомогою радіотелескопа Аресібо показали подібні моделі відбиття навіть з областей, які не знаходяться в постійній тіні (і в яких нестабільні речовини не можуть зберігатися); це призвело до припущень, що результати Clementine були неправильно інтерпретовані й могли бути пов'язані з іншими факторами, такими як шорсткість поверхні.

1999 року на борту космічного корабля Lunar Prospector виявив підвищені концентрації водню поблизу північного та південного полюсів Місяця, включаючи кратер Шеклтон. В липні 1999 року корабель впав у сусідній кратер Шумейкер у надії виявити за допомогою земних телескопів створений ударом шлейф, що містить водяну пару. Під час зіткнення не утворилося водяної пари, яку можна було б виявити, і це могло вказувати на те, що водень не зберігається у формі гідратованих мінералів або що місце зіткнення не містило льоду. Також припускали, що зіткнення не зачепило реголіт достатньо глибоко, щоб вивільнити значну кількість водяної пари. Радіолокаційні дослідження, проведені до та після місії Lunar Prospector, продемонстрували, що внутрішні стінки Шеклтона за характеристиками відбиття подібні до стінок деяких освітлених сонцем кратерів. Оточення, здається, містить значну кількість блоків у ковдрі викиду; це свідчить про те, що радарні властивості кратера є результатом шорсткості поверхні, а не відкладеннями льоду, як раніше було запропоновано в радарному експерименті за участю місії Clementine. Радарні зображення кратера на довжині хвилі 13 см не показали доказів відкладень водяного льоду.

З 23 червня 2009 року на навколомісячній орбіті розпочав роботу апарат Lunar Reconnaissance Orbiter . Для пошуку води він ніс наукові інструменти Lyman-Alpha Mapping Project (LAMP), Lunar Exploration Neutron Detector (LEND) та . Ультрафіолетовий спектрограф LAMP виконував вимірювання сигналу, відбитого від нічної сторони місячної поверхні та постійно затінених областей, використовуючи як міжпланетне лайман-альфа випромінювання, так і далеке ультрафіолетове випромінювання зір як джерела світла; обидва ці джерела світла забезпечують досить рівномірне, але слабке освітлення. Порівняння альбедо дозволяло проаналізувати склад та структурні особливості. Дані LAMP узгоджуються з наявністю ~2,0 % водяного інею. LEND вимірював кількість епітеплових нейтронів над поверхнею Місяця. Над кратером Шеклтон було зафіксовано деяке зниження їхньої кількості, що свідчить про наявність водню, однак низка просторова роздільна здатність LEND не дозволила зробити однозначні висновки. Mini-RF досліджував дно кратера Шеклтон у діапазонах S (12,6 см, 2,38 ГГц) і X (4,2 см, 7,14 ГГц). Результати показали можливість наявності невеликих, розсіяних скупчень льоду у верхньому метрі реголіту до 5–10 мас.% льоду.

Оптичне зображення всередині кратера було вперше зроблено японським місячним орбітальним кораблем SELENE («Кагуя») у 2007 році. Затінену частину кратера було знято камерою Terrain Camera корабля «Кагуя» за допомогою розсіяного сонячного світла, відбитого від краю. Воно не мало жодних доказів значної кількості водяного льоду, аж до роздільної здатності зображення 10 м на піксель. Водяний лід, якщо він взагалі є, може бути розсіяним і змішаним з ґрунтом на невеликому відсотку площі.

15 листопада 2008 року поблизу кратера здійснив жорстку посадку 34-кілограмовий зонд Moon Impact Probe (MIP). Він був запущений з індійського космічного корабля «Чандраян-1» і досяг поверхні через 25 хвилин. Зонд мав радарний висотомір, систему відеозйомки та мас-спектрометр, які використовувались у тому числі для пошуку води. Для пошуку води з корабля «Чандраян-1» використовувався Moon Mineralogy Mapper (M3), який фіксував поглинання у діапазонах з довжинами хвиль від 2,8 до 3,0 мкм. Результати M3 на 3 мкм чітко вказують на те, що на поверхні Місяця наявні незначні кількості гідратованих мінералів.

Потенційне використання

В деяких ділянках уздовж краю Шеклтона, що отримують майже постійне освітлення, сонячне світло майже завжди доступне для перетворення в електрику за допомогою сонячних панелей. Це робить їх потенційно хорошими місцями для майбутніх висадок на Місяць. Температура в них також є більш сприятливою, ніж на більш екваторіальних широтах, оскільки не спостерігається щоденних екстремальних температур від 100 °C, коли Сонце знаходиться над головою, до −150 °C протягом місячної ночі.

Кратер Шеклтон запропонований як майбутнє місце для великого інфрачервоного телескопа. Низька температура дна кратера робить його ідеальним для інфрачервоних спостережень, а сонячні батареї, розміщені вздовж краю, можуть забезпечувати майже безперервне живлення обсерваторії. За 120 кілометрів від кратера лежить 5-кілометрова гора Малаперт, вершина якої постійно видна із Землі і може служити радіорелейною станцією, якщо буде обладнана відповідним чином.

Хоча наукові експерименти, проведені Clementine і Lunar Prospector, можуть свідчити про наявність води в полярних кратерах, поточні докази далекі від остаточних. Результати досліджень показують незначну кількість води в породах на дні кратера. Вода необхідна для споживання людиною, а також може бути зібрана для виробництва палива. Також на знімках краю кратера із земних радарів і космічних кораблів Шеклтон виглядає що внутрішні сторони відносно круті, що може ускладнити проходження сторін для роботизованого автомобіля.

У 2006 році НАСА назвало край Шеклтона потенційним кандидатом для свого , який спочатку планувалося запустити до 2020 року та постійно укомплектовувати екіпаж до 2024 року. Розташування сприяло б самоокупності жителів Місяця, оскільки постійне сонячне світло на південному полюсі забезпечувало б енергію для сонячних панелей. Кратер є основним кандидатом на місце посадки для програми «Артеміда», і його може досліджувати екіпаж, починаючи з 2026 року з можливим першим місячним форпостом у 2028 році .

У масовій культурі Шеклтон грає помітну роль у телевізійному драматичному серіалі про альтернативну історію «Заради всього людства». За сюжетом, астронавти у вигаданій версії місії «Аполлон-15» приземляються біля Шеклтона в 1971 році та виявляють водяний лід у стінках кратера. Пізніше Сполучені Штати та Радянський Союз створюють конкуруючі бази з екіпажами поруч із кратером, щоб використовувати переваги льоду для пиття, кисню та інших цілей.

Шеклтон був місцем першої місячної бази в серії відеоігор Mass Effect. Він також є місцем дії настільної гри в європейському стилі «Shackleton Base: A Journey To The Moon», опублікованої Pandasaurus Games у 2024 році.

Канадський музикант у своєму альбомі King of the Moon, що вийшов 2023 року, багато посилається на місце під назвою «Шеклтон-Хайтс», де відбувається передісторія його альбому. Шеклтон також є точкою походження таємничого сигналу в романі Джошуа Т. Калверта «Сигнал Шеклтона».

Див. також

Колонізація Місяця Місячний лід Південний полюс Місяця

Примітки

Посилання

Візуалізація топографії кратера Шеклтон від NASA LRO