Σελήνη

Σχηματισμός

Αρκετοί μηχανισμοί έχουν προταθεί για το σχηματισμό της Σελήνης 4,527 ± 0,010 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, περίπου 30-50 εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό του ηλιακού συστήματος. Σε αυτούς τους μηχανισμούς περιλαμβάνονται: η αποκοπή της Σελήνης από τον φλοιό της Γης από φυγόκεντρες δυνάμεις, η οποία θα απαιτούσε υπερβολικά μεγάλη αρχική ταχύτητα περιστροφής της Γης, η βαρυτική σύλληψη μίας προσχηματισμένης Σελήνης, η οποία θα απαιτούσε ανέφικτα εκτεταμένη ατμόσφαιρα της Γης να διαχέει την ενέργεια της στο σημείο που διέρχεται η Σελήνη, και τη συν-δημιουργία της Γης και της Σελήνης από κοινού στον αρχέγονο δίσκο προσαύξησης, το οποίο δεν εξηγεί την έλλειψη του μεταλλικού σιδήρου στο φεγγάρι. Αυτές οι υποθέσεις, επίσης, δεν μπορούν να εξηγήσουν την υψηλή στροφορμή στο σύστημα Γης-Σελήνης.
Ο πιο πιθανός μηχανισμός είναι η σύγκρουση ενός πλανήτη με τη νεαρή Γη. Μετά τη σύγκρουση τα συντρίμμια που εκτινάχθηκαν στο διάστημα τέθηκαν σε τροχιά γύρω από τη Γη και στο τέλος σχημάτισαν τη Σελήνη. Οι γιγάντιες συγκρούσεις πιστεύεται ότι ήταν κοινές στις αρχές του Ηλιακού Συστήματος. Προσομοιώσεις σε ηλεκτρονικό υπολογιστή που αναπαράγουν μία τεράστια σύγκρουση, είναι συνεπείς με τις μετρήσεις της στροφορμής του συστήματος Γης-Σελήνης, και το μικρό μέγεθος του πυρήνα της Σελήνης. Δείχνουν επίσης ότι η περισσότερη από τη Σελήνη προήλθε από σύγκρουση, όχι από την πρωτο-Γη. Ωστόσο, οι μετεωρίτες δείχνουν ότι και άλλα εσωτερικά σώματα του ηλιακού συστήματος, όπως ο Άρης και η Εστία έχουν πολύ διαφορετικές συγκεντρώσεις όσον αφορά τα ισότοπα του οξυγόνου και του βολφραμίου από ότι με τη Γη, ενώ η Γη και η Σελήνη έχουν σχεδόν ταυτόσημες ισοτοπικές συνθέσεις. Μετά την ανάμειξη του εξατμιθέντος υλικού κατά τη διαμόρφωσης της Γης και της Σελήνης θα μπορούσε να εξισωθούν οι ισοτοπικές συνθέσεις τους, αν και αυτό συζητείται.
Ενώ υπάρχει η θεωρία ότι η νεαρή Σελήνη μεγάλωσε γρήγορα προσροφώντας τα κομμάτια που τέθηκαν σε τροχιά, μια δεύτερη θεωρία υποστηρίζει ότι αρχικά δημιουργήθηκαν δύο φεγγάρια τα οποία στη συνέχεια συγχωνεύτηκαν σε μια αργή σύγκρουση, σχηματίζοντας την σημερινή Σελήνη. Η θεωρία αυτή εξηγεί γιατί ο φλοιός της Σελήνης είναι κατά 50 χιλιόμετρα πιο παχύς στην αθέατη πλευρά της από ότι σε αυτή που φαίνεται από τη Γη. Υπολογιστικά μοντέλα δείχνουν ότι το μικρότερο φεγγάρι είχε μόλις το ένα τριακοστό της μάζας της Σελήνης και διάμετρο γύρω στα 1.000 χιλιόμετρα. Καθώς οι παλιρροϊκές δυνάμεις της Γης θα αύξαναν την ακτίνα της τροχιάς των δύο φεγγαριών, οι ισορροπίες μεταξύ τους άλλαξαν, με αποτέλεσμα να συγκρουστούν με μικρή ταχύτητα και ουσιαστικά το μικρό φεγγάρι να «απλωθεί» γύρω από το μεγαλύτερο. Άλλες θεωρίες για να εξηγήσουν το φαινόμενο είναι μια ασύμμετρη σύγκρουση που δημιούργησε το μεγάλο κρατήρα στο νότιο πόλο της Σελήνης και η δράση των παλιρροϊκών δυνάμεων.

Εσωτερική δομή

Η Σελήνη είναι διαφοροποιημένο σώμα. Διαθέτει γεωχημικά διακριτό φλοιό, μανδύα και πυρήνα. Η Σελήνη έχει στερεό εσωτερικό πυρήνα πλούσιο σε σίδηρο με ακτίνα 240 χιλιόμετρα ο οποίος περιβάλλεται από υγρό εξωτερικό πυρήνα, ο οποίος αποτελείται από υγρό σίδηρο και έχει ακτίνα 300 χιλιόμετρα. Γύρω από τον πυρήνα βρίσκεται ένα μερικώς τετηγμένο στρώμα με ακτίνα περίπου 500 χιλιομέτρων. Θεωρείται ότι δημιουργήθηκε από την κρυσταλλοποίηση ενός παγκόσμιου ωκεανού μάγματος λίγο μετά τη δημιουργία της Σελήνης. Η κρυσταλλοποίηση του μάγματος θα δημιουργούσε ένα μαφικό μανδύα από την κατακρήμνιση των ορυκτών ολιβίνη, κλινοπυροξένη και ορθοπυροξένη, ενώ πλαγιόκλαστα ορυκτά θα επέπλεαν και θα σχημάτιζαν τον φλοιό. Ο φλοιός του φεγγαριού αποτελείται κυρίως από ανορθοσίτη και δείγματα από τη λάβα στην επιφάνεια της Σελήνης επιβεβαιώνουν ότι είναι μαφικής σύστασης. Γεωφυσικές τεχνικές δείχνουν ότι ο φλοιός έχει πάχος περίπου 50 χιλιόμετρα.
Η Σελήνη είναι ο δεύτερος πυκνότερος δορυφόρος στο Ηλιακό Σύστημα μετά την Ιώ.

Επιφανειακή γεωλογία

Η τοπογραφία της επιφάνειας της Σελήνης μετρήθηκε με laser και ανάλυση στερεοσκοπικών εικόνων. Το πιο ευδιάκριτο τοπογραφικό χαρακτηριστικό της επιφάνειας της Σελήνης είναι ο τεράστιος κρατήρας νότιου πόλου-Αίτκεν, στην άπω πλευρά της Σελήνης, με διάμετρο 2.240 χιλιόμετρα. Είναι ο μεγαλύτερος κρατήρας της Σελήνης και ο δεύτερος μεγαλύτερος επιβεβαιωμένος κρατήρας πρόσκρουσης στο Ηλιακό Σύστημα. Με βάθος 13 χιλιόμετρα, ο πυθμένας του είναι το χαμηλότερο σημείο της Σελήνης. Τα μεγαλύτερα υψόμετρα καταγράφονται ακριβώς προς τα βορειοανατολικά, και έχει προταθεί ότι αυτή η περιοχή είναι παχύτερη λόγω της πλάγιας πρόσκρουσης που δημιούργησε τον κρατήρα στο νότιο πόλο. Άλλοι μεγάλοι κρατήρες πρόσκρουσης, όπως η θάλασσα των Όμβρων και η θάλασσα των Κρίσεων, διαθέτουν επίσης τοπικά χαμηλό υψόμετρο και ανυψωμένα χείλη. Η άπω πλευρά της Σελήνης έχει περίπου 1,9 χιλιόμετρα μεγαλύτερο υψόμετρο από την εγγύς πλευρά.

Ηφαιστειακά χαρακτηριστικά

Οι σκοτεινές και σχετικά χωρίς χαρακτηριστικά σεληνιακές πεδιάδες οι οποίες διακρίνονται δια γυμνού οφθαλμού αποκαλούνται θάλασσες (maria, ενικός mare), επειδή οι αρχαίοι αστρονόμοι πίστευαν ότι ήταν γεμάτες νερό. Σήμερα είναι γνωστό ότι είναι τεράστιες λίμνες στερεοποιημένης αρχαίας βασαλτικής λάβας. Αν και παρόμοιοι με τους γήινους βασάλτες, οι σεληνιακοί βασάλτες περιέχουν περισσότερο σίδηρο και όχι ορυκτά αλλοιωμένα από νερό. Η πλειονότητα αυτής της λάβας εξερράγη ή έρευσε σε βαθύπεδα που δημιουργήθηκαν από προσκρούσεις. Σε αρκετές γεωλογικές περιοχές στην κοντινή πλευρά της Σελήνης βρίσκονται ασπιδωτά ηφαίστεια και ηφαιστειακοί δόμοι.
Σχεδόν όλες οι θάλασσες βρίσκονται στην εγγύς πλευρά της Σελήνης, καλύπτοντας το 31% της επιφάνειας της κοντινής πλευράς, σε σύγκριση με τις λίγες και μικρότερες στην άπω πλευρά, όπου καλύπτουν μόνο το 2%. Αιτία αυτής της κατανομής θεωρείται η συγκέντρωση στοιχείων τα οποία παράγουν θερμότητα κάτω από τον φλοιό στην κοντινή πλευρά, όπως φαίνεται από τον γεωχημικό χάρτη που παρήγαγε ο φασματογράφος ακτίνων γ του Lunar Prospector. Τα στοιχεία αυτά θέρμαναν τον υποκείμενο μανδύα, ο οποίος τήχθηκε μερικώς, ανήλθε στην επιφάνεια και εξερράγη. Οι περισσότεροι από τους βασάλτες των σεληνιακών θαλασσών εξερράγησαν την Ιμβριακή περίοδο, 3-3,5 δις χρόνια πριν, αν και μερικά δείγματα που έχουν ραδιοχρονολογηθεί και είχαν ηλικία 4,2 δις χρόνια. Η συγκέντρωση των θαλασσών στην κοντινή πλευρά της Σελήνης αντικατοπτρίζει τον παχύτερο φλοιό στα υψίπεδα της άπω πλευράς, τα οποία μπορεί να δημιουργήθηκαν από τη πρόσκρουση με χαμηλή ταχύτητα ενός δεύτερου δορυφόρου λίγες δεκάδες εκατομμύρια χρόνια μετά τον σχηματισμό τους.
Μέχρι πρόσφατα, οι πιο πρόσφατες εκρήξεις, των οποίων η ηλικία προσδιορίστηκε από την μέτρηση του αριθμού κρατήρων, φαινόταν ότι έλαβαν χώρα πριν 1,2 δις χρόνια. Το 2006, μια έρευνα στον κρατήρα Ίνα, στην λίμνη της Ευτυχία, ανακαλύφθηκε ένα χαρακτηριστικό χωρίς σκόνη και διάβρωση από συντρίμμια, του οποίου η ηλικία υπολογίστηκε σε μόλις 2 εκατομμύρια χρόνια. Σεισμοί και απελευθερώσεις αερίων υποδεικνύουν συνεχιζόμενη σεληνιακή δραστηριότητα. To 2014 ανακοινώθηκε η ανακάλυψη στοιχείων πρόσφατης ηφαιστειακής δραστηριότητας σε 70 ανώμαλες κηλίδες από το Lunar Reconnaissance Orbiter, κάποιες με ηλικία μικρότερη από 50 εκατομμύρια χρόνια. Είναι πιθανό ότι ένας αρχικά θερμότερος μανδύας ή/και τοπική αύξηση της συγκέντρωσης υλικών που παράγουν θερμότητα στο μανδύα μπορεί να οδηγούν σε παρατεταμένη δραστηριότητα στην περιοχή της ανατολικής λεκάνης, στα όρια εγγύς και άπω πλευράς.
Οι περιοχές με λαμπρότερο χρώμα αποκαλούνται γαίες ή υψίπεδα, καθώς βρίσκονται σε μεγαλύτερο υψόμετρο από τις θάλασσες. Δημιουργήθηκαν πριν περίπου 4,4 δις χρόνια. Σε αντίθεση με τη Γη, θεωρείται ότι τα μεγάλα σεληνιακά βουνά δεν δημιουργήθηκαν από τεκτονική δραστηριότητα.

Κρατήρες

Μια άλλη γεωλογική εξεργασία η οποία έχει επηρεάσει την επιφάνεια της Σελήνης είναι οι κρατήρες πρόσκρουσης, με κρατήρες οι οποίοι δημιουργήθηκαν από την πρόσκρουση αστεροειδών και κομητών. Εκτιμάται ότι στην εγγύς πλευρά της Σελήνης βρίσκονται περίπου 300.000 κρατήρες με διάμετρο μεγαλύτερη από ένα χιλιόμετρο. Κάποιοι έχουν πάρει το όνομά τους από επιστήμονες, εξερευνητές και ακαδημαϊκούς. Η γεωλογική κλίμακα της Σελήνης υπολογίζεται από μεγάλα συμβάντα πρόσκρουσης. Η έλλειψη ατμόσφαιρας, καιρικών φαινομένων και πρόσφατων γεωλογικών διεργασιών σημαίνει ότι πολλοί από τους κρατήρες είναι καλά διατηρημένοι.

Εξερεύνηση της σελήνης

Το 1969, οι Νηλ Άρμστρονγκ (Neil Armstrong) και Μπαζ Όλντριν (Buzz Aldrin) κατά την αποστολή Απόλλων 11 του διαστημικού προγράμματος «Απόλλων» (Apollo) έγιναν οι πρώτοι άνθρωποι που πάτησαν στην επιφάνεια της Σελήνης. Ακολούθησαν άλλοι δέκα αστροναύτες κατά τις αποστολές Απόλλων 12, Απόλλων 14, Απόλλων 15, Απόλλων 16 και τελευταία την Απόλλων 17 το 1972. Η επιστροφή του ανθρώπου στη Σελήνη προβλέπεται περίπου το 2020, με το Πρόγραμμα Ωρίων της NASA, ενώ υπάρχουν σχέδια για επανδρωμένη αποστολή και από τους Κινέζους.
Στις 13 Νοεμβρίου 2009 η NASA ανακοίνωσε ότι η αποστολή LCROSS, με μια ελεγχόμενη συντριβή συσκευής στον νότιο πόλο της σελήνης κατάφερε να ανακαλύψει σημαντικές ποσότητες νερού.

Κινήσεις

Οι βασικές κινήσεις της Σελήνης είναι δύο. Κινείται γύρω από τη Γη σε ελλειπτική τροχιά και συμπληρώνει μια περιστροφή γύρω από το κέντρο της σε 29,53 ημέρες. Ο χρόνος αυτός ονομάζεται συνοδικός μήνας. Επίσης περιστρέφεται γύρω από τον άξονα της και συμπληρώνει μια περιστροφή σε 27,3 ημέρες. Ο χρόνος αυτός ονομάζεται αστρικός μήνας. Το αποτέλεσμα των δύο αυτών κινήσεων είναι η Σελήνη να δείχνει σε μας πάντοτε την ίδια πλευρά. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σύγχρονη περιστροφή της Σελήνης και οφείλεται στην εξίσωση των χρόνων της περιφοράς της γύρω από τη Γη και της περιστροφής γύρω από τον άξονά της.

Εκτός από τις δύο αυτές κινήσεις, παρατηρούνται τα φαινόμενα των Λικνίσεων της Σελήνης (Lunar libration) όπου εμφανίζουν τη Σελήνη σαν να πραγματοποιεί μια παλινδρομική κίνηση. Οι λικνίσεις της Σελήνης χωρίζονται στις γεωμετρικές λικνίσεις και στη φυσική λίκνιση. Οι γεωμετρικές λικνίσεις χωρίζονται σε τρεις επιμέρους λικνίσεις: Την κατά μήκος λίκνιση που οφείλεται στην ελαφρώς ελλειπτική τροχιά της Σελήνης, την κατά πλάτος λίκνιση που οφείλεται σε μια μικρή κλίση μεταξύ του άξονα περιστροφής της και του επιπέδου της τροχιάς της Γης και την ημερήσια λίκνιση που οφείλεται στην μετακίνηση της θέσης του παρατηρητή πάνω στην επιφάνεια της Γης, λόγω της περιστροφής της Γης. Η φυσική λίκνιση, που δεν είναι εύκολα παρατηρήσιμη, αφορά μικρού μεγέθους ταλαντώσεις της Σελήνης. Αποτέλεσμα του συνόλου των επιμέρους λικνίσεων της Σελήνης είναι ότι ενώ μόνο το ένα ημισφαίριο της αντικρίζει τη Γη, το ποσοστό της συνολικής επιφάνειας της Σελήνης που μπορούμε να παρατηρήσουμε, σε ένα μεγάλο χρονικό διάστημα παρατηρήσεων, φτάνει μέχρι το 59% (αλλά στιγμιαία, το ανώτερο όριο παραμένει στο 50%).

Εκμετάλλευση

Στα τέλη της δεκαετίας του 1950, κατά την διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, ο στρατός των ΗΠΑ διεξήγαγε μελέτη σχετικά με το πόσο εφικτή θα ήταν η κατασκευή στρατιωτικής βάσης στη Σελήνη, η οποία θα είχε δυνατότητες βομβαρδισμού περιοχών στη Γη. Μέρος της μελέτης ήταν και η εξερεύνηση της δυνατότητας σχετικά με την διεξαγωγή πυρηνικών δοκιμών στη Σελήνη. Η πολεμική αεροπορία των ΗΠΑ οργάνωσε μια παρόμοια δική της μελέτη. Και οι 2 προτάσεις απορρίφθηκαν όταν η διεύθυνση του διαστημικού προγράμματος μεταφέρθηκε την δεκαετία του 1960 κατά κύριο λόγο στην ΝΑΣΑ από τον στρατό που ήταν προηγουμένως.
Αν και υπήρξαν τα σοβιετικά διαστημόπλοια Luna τα οποία ήταν τα πρώτα τα οποία εξερεύνησαν τη Σελήνη, καθώς και η επακόλουθη επανδρωμένη αποστολή των ΗΠΑ και η τοποθέτηση της σημαίας τους στην επιφάνεια, κανένα έθνος δεν διεκδικεί περιοχές της Σελήνης ως ιδιοκτησία. Η διαστημική συνθήκη μεταξύ της Σοβιετικής Ένωσης και των ΗΠΑ το 1967, ορίζει την Σελήνη καθώς και όλο το διάστημα ως κοινή ιδιοκτησία όλου του ανθρώπινου είδους. Βάσει της συνθήκης αυτής η χρήση της Σελήνης προορίζεται για ειρηνικούς σκοπούς, και απαγορεύονται ρητά οι όποιες στρατιωτικές εγκαταστάσεις και δοκιμές όπλων.
Σύμφωνα με την επακόλουθη συνθήκη του 1979, απαγορεύεται η εκμετάλλευση της Σελήνης από ένα και μόνο κράτος. Ωστόσο έως το 2014, μόνο 16 κράτη έχουν επικυρώσει την συνθήκη αυτή, και κανένα από αυτά δεν διαθέτει δυνατότητες αποστολών στη Σελήνη. Αν και αρκετοί ιδιώτες έχουν προβάλλει ισχυρισμούς περί ιδιοκτησίας εδαφών στη Σελήνη, τέτοιου είδους ισχυρισμοί θεωρούνται εξαιρετικά αναξιόπιστοι.

Αστρολογία

Στην αστρολογία η Σελήνη είναι κυβερνήτης του Καρκίνου.