Минулого року вчені ще раз подивилися на сейсмічні дані, зібрані експериментами епохи Аполлона, і виявили, що нижня мантія Місяця, частина біля межі основної мантії, частково розплавлена (наприклад, Дані Аполлона перекомпоновані для забезпечення точних показань на Місяці Core, журнал «Космос», 6 січня 2011 р.). Їх результати свідчать про те, що найнижчі 150 км мантії містять від 5 до 30% рідкого розплаву. На Землі цього було б достатньо для розплаву, щоб він відокремився від твердого тіла, піднявся вгору і вивернувся на поверхні. Ми знаємо, що Місяць в минулому мав вулканізм. Отже, чому цей місячний розплав не вивергається на поверхні сьогодні? Нові експериментальні дослідження на модельованих місячних зразках можуть дати відповіді.
Існує підозра, що нинішні місячні магми занадто щільні, порівняно з оточуючими ними скелями, щоб піднятися на поверхню. Так само, як і нафта на воді, менш щільні магми плавучі і просочуються вище твердої породи. Але, якщо магма занадто густа, вона залишиться там, де є, або навіть затопить.
Мотивована цією можливістю міжнародна команда вчених на чолі з Мір'ям ван Кан Паркер з університету ВУ Амстердама вивчала характер місячних магм. Їхні висновки, що були нещодавно опубліковані в журналі 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 застосовували рентгенівські методи поглинання для визначення щільності матеріалу при діапазоні тиску та температури. У їхніх дослідженнях використовували модельовані місячні матеріали, оскільки місячні зразки вважаються надто цінними для такого руйнівного аналізу. Їх симулятори моделювали склад вулканічних окулярів Apollo 15 (з вмістом титану 0,23 вагових відсотків) та чорних вулканічних стекол Apollo 14 (вміст титану - 16,4 вагових%).
Зразки цих симуляторів зазнавали тиску до 1,7 ГПа (атмосферний тиск на поверхні Землі становить 101 кПа, або в 20 000 разів менше, ніж досягнуто в цих експериментах). Однак тиск у місячному салоні ще більший, перевищуючи 4,5 ГПа. Отже, комп'ютерні розрахунки проводилися для екстраполяції результатів експериментів.
Комбінована робота показує, що при температурах і тиску, як правило, в нижній місячній мантії, магми з низьким вмістом титану (зелені окуляри Apollo 15) мають щільність, меншу, ніж навколишній твердий матеріал. Це означає, що вони плавучі, повинні підніматися на поверхню і вивергатися. З іншого боку, було виявлено, що магми з високим вмістом титану (чорні окуляри Apollo 14) мають щільність, яка приблизно дорівнює або більше, ніж навколишній їх твердий матеріал. Не можна було б очікувати, що вони піднімуться і вибухнуть.
Оскільки Місяць не має активної вулканічної активності, розплав, який зараз знаходиться на дні місячної мантії, повинен мати високу щільність. Результати пані Ван Кан Паркер припускають, що цей розплав повинен бути виготовлений з високоякісних магній титану, як і ті, що утворювали чорні окуляри Apollo 14.
Ця знахідка є важливою, оскільки, як вважається, великі титанові магми утворилися з багатих титаном гірських порід. Ці скелі являють собою залишки, що залишилися біля основи місячної кори, після того, як всі плавучі мінерали плагіоклазу (які складають кору) були видавлені вгору в глобальному магманському океані. Будучи щільними, ці породи, багаті титаном, швидко провалилися б до кордону основної мантії у разі перевертання. Такий перекид навіть був постульований понад 15 років тому. Тепер ці цікаві нові результати забезпечують експериментальну підтримку цієї моделі.
Очікується, що в цих щільних породах, багатих титаном, також буде багато радіоактивних елементів, які, як правило, залишаються позаду, коли інші елементи переважним чином поглинаються мінеральними кристалами. Отримане радіогенне тепло від розпаду цих елементів може пояснити, чому частини нижньої місячної мантії ще досить гарячі, щоб розплавитись. Пані Ван Кан Паркер та її команда далі припускають, що це радіогенне тепло також може допомогти зберегти місячне ядро частково тане навіть сьогодні!
Джерела:
Рентгенівські промені висвітлюють інтер'єр Місяця, Science Daily, 19 лютого 2012 року.
Нейтральна плавучість розплавів, багатих титаном, у глибоких місячних інтер'єрах, Ван Кан Паркер та ін. Nature Geoscience, 19 лютого 2012 р., Дої: 10.1038 / NGEO1402.
