Минулого року вчені ще раз поглянули на сейсмічні дані, зібрані під час експериментів епохи Аполлона, і виявили, що нижня мантія Місяця, частина поблизу кордону ядро-мантія, частково розплавлена (наприклад, дані Аполлона переобладнані для надання точних даних про Місяць ядро, Всесвіт сьогодні, 6 січня 2011 року ). Їхні висновки показують, що найнижчі 150 км мантії містять від 5 до 30% рідкого розплаву. На Землі цього розплаву було б достатньо, щоб він відокремився від твердого тіла, піднявся вгору і вивернувся на поверхню. Ми знаємо, що на Місяці в минулому був вулканізм. Отже, чому цей місячний розплав не вивергається на поверхню сьогодні? Відповіді можуть дати нові експериментальні дослідження змодельованих місячних зразків.
Існує підозра, що нинішні місячні магми є занадто щільними, порівняно з оточуючими їх породами, щоб піднятися на поверхню. Так само, як нафта на воді, менш щільна магма є плавучою і просочується над твердою породою. Але якщо магма занадто щільна, вона залишиться там, де є, або навіть потоне.
Завдяки цій можливості міжнародна команда вчених на чолі з Мірджам ван Кан Паркер з Університету VU в Амстердамі вивчала характер місячної магми. Їхні висновки, які нещодавно були опубліковані в Journal Nature Geoscience, показують, що місячні магми мають діапазон щільності, який залежить від їх складу.
Пані ван Кан Паркер та її команда віджимали та нагрівали розплавлені зразки магми, а потім використовували методи поглинання рентгенівських променів для визначення щільності матеріалу в діапазоні тисків і температур. У їхніх дослідженнях використовувалися змодельовані місячні матеріали, оскільки місячні зразки вважаються надто цінними для такого деструктивного аналізу. Їхні симулятори змоделювали склад зелених вулканічних стекол Аполлона 15 (вміст титану 0,23 вагових %) і чорних вулканічних склянок Аполлона 14 (вміст титану 16,4 вагових %).
Зразки цих імітаторів піддавали тиску до 1,7 ГПа (атмосферний тиск на поверхні Землі становить 101 кПа, або в 20 000 разів менше, ніж було досягнуто в цих експериментах). Однак тиск у надрах Місяця ще більше, перевищуючи 4,5 ГПа. Тому для екстраполяції результатів експерименту були проведені комп’ютерні розрахунки.
Аполлон 15 зелених скляних намистин. Авторство: NASA
Об’єднана робота показує, що при температурах і тисках, які зазвичай зустрічаються в нижній місячній мантії, магма з низьким вмістом титану (зелене скло Аполлона 15) має щільність, меншу за щільність навколишнього твердого матеріалу. Це означає, що вони плавучі, повинні піднятися на поверхню і вивергатися. З іншого боку, було виявлено, що магма з високим вмістом титану (чорне скло Apollo 14) має щільність, яка приблизно дорівнює або перевищує щільність навколишнього твердого матеріалу. Не очікується, що вони піднімуться та вибухнуть.
Оскільки Місяць не має активної вулканічної активності, розплав, який зараз знаходиться на дні місячної мантії, повинен мати високу щільність. І результати пані ван Кан Паркер свідчать про те, що цей розплав має бути виготовлений з високої титанової магми, подібно до тих, які утворили чорні скла Аполлона-14.
Новий погляд на старі дані дав вченим більше уявлення про ядро Місяця. Авторство: наук
Ця знахідка є важливою, оскільки вважається, що магма з високим вмістом титану утворилася з багатих титаном вихідних порід. Ці породи являють собою осад, який залишився біля основи місячної кори після того, як усі плавучі мінерали плагіоклазу (які складають кору) були витиснуті вгору в глобальному океані магми. Будучи щільними, ці багаті титаном породи швидко опустилися б до межі ядро-мантія в разі перекидання. Такий переворот навіть постулювався понад 15 років тому. Тепер ці нові захоплюючі результати забезпечують експериментальну підтримку цієї моделі.
Очікується, що ці щільні, багаті титаном породи також містять багато радіоактивних елементів, які, як правило, залишаються позаду, коли інші елементи переважно поглинаються мінеральними кристалами. Радіогенне тепло, що виникло від розпаду цих елементів, може пояснити, чому частини нижньої місячної мантії все ще досить гарячі, щоб їх можна було розплавити. Пані ван Кан Паркер та її команда також припускають, що це радіогенне тепло також може допомогти утримувати місячне ядро частково розплавленим навіть сьогодні!
Джерела:
Рентгенівські промені освітлюють внутрішню частину Місяця, Science Daily, 19 лютого 2012 р .
Нейтральна плавучість багатих титаном розплавів у глибині Місяця, Ван Кан Паркер та ін. Nature Geoscience, 19 лютого 2012 р. DOI: 10.1038 / NGEO1402 .
