Anul trecut, oamenii de știință au aruncat o altă privire asupra datelor seismice colectate de experimentele din epoca lui Apollo și au descoperit că mantaua inferioară a Lunii, partea din apropierea graniței cu mantaua nucleului, este parțial topită (de exemplu, datele Apollo Retooled pentru a oferi lecturi precise pe Lună Core, Space Magazine, 6 ianuarie 2011). Concluziile lor sugerează că cei mai mici 150 km de manta conțin oriunde între 5 și 30% topire lichidă. Pe Pământ, acest lucru ar fi suficient de topit pentru ca acesta să se separe de solid, să se ridice și să erupă la suprafață. Știm că Luna a avut vulcanism în trecut. Deci, de ce această topire lunară nu erupe la suprafață astăzi? Noile studii experimentale pe probe lunare simulate pot oferi răspunsuri.
Se suspectează că magmele lunare actuale sunt prea dense, în comparație cu rocile lor din jur, pentru a se ridica la suprafață. La fel ca și uleiul din apă, magmele mai puțin dense sunt flotante și se vor percola deasupra rocii solide. Dar, dacă magma este prea densă, va rămâne acolo unde este sau chiar se va scufunda.
Motivată de această posibilitate, o echipă internațională de oameni de știință, condusă de Mirjam van Kan Parker de la Universitatea VU Amsterdam, a studiat caracterul magmelor lunare. Descoperirile lor, care au fost publicate recent în Journal Nature Geoscience, arată că magmele lunare au o serie de densități care depind de compoziția lor.
Doamna van Kan Parker și echipa sa au strecurat și încălzit probe topite de magmă și apoi au folosit tehnici de absorbție a razelor X pentru a determina densitatea materialului la o serie de presiuni și temperaturi. Studiile lor au folosit materiale lunare simulate, deoarece probele lunare sunt considerate prea valoroase pentru o astfel de analiză distructivă. Simulantele lor au modelat compoziția ochelarilor vulcanici verzi Apollo 15 (care au un conținut de titan de 0,23% în greutate) și ochelari vulcanici Apollo 14 negri (care au un conținut de titan de 16,4% în greutate).
Probele acestor simulanți au fost supuse unor presiuni de până la 1,7 GPa (presiunea atmosferică, la suprafața Pământului, este de 101 kPa, sau de 20.000 de ori mai mică decât cea obținută în aceste experimente). Totuși, presiunile în interiorul lunar sunt și mai mari, depășind 4,5 GPa. Deci, calculele computerizate au fost efectuate pentru a extrapola rezultatele experimentale.
Lucrarea combinată arată că, la temperaturi și presiuni care se găsesc în mod obișnuit în mantaua lunară inferioară, magmele cu conținut scăzut de titan (ochelari verzi Apollo 15) au densități mai mici decât materialul solid din jur. Acest lucru înseamnă că sunt flotante, ar trebui să se ridice la suprafață și să erupă. Pe de altă parte, s-a constatat că magmele cu conținut ridicat de titan (ochelari negri Apollo 14) au densități care sunt aproximativ egale sau mai mari decât materialele solide din jur. Acestea nu ar fi de așteptat să crească și să erupe.
Deoarece Luna nu are activitate vulcanică activă, topirea situată în prezent în partea inferioară a mantalei lunare trebuie să aibă o densitate ridicată. Și rezultatele doamnei Van Kan Parker sugerează că această topire ar trebui să fie făcută din magme cu înaltă titaniu, precum cele care au format ochelarii negri Apollo 14.
Această constatare este semnificativă, deoarece se crede că magmele cu un înalt nivel de titan s-au format din roci cu sursă bogată în titan. Aceste roci reprezintă dregurile care au fost lăsate la baza crustei lunare, după ce toate mineralele plagioase flotante (care formează crusta) au fost stoarse în sus într-un ocean de magma globală. Fiind dense, aceste roci bogate în titan s-ar fi scufundat rapid până la granița mânecii într-un eveniment de răsturnare. O astfel de răsturnare a fost chiar postulată cu peste 15 ani în urmă. Acum, aceste noi rezultate interesante oferă suport experimental pentru acest model.
Se estimează că aceste roci dense, bogate în titan, vor avea o mulțime de elemente radioactive, care tind să rămână în urmă atunci când alte elemente sunt preluate în mod preferențial de cristalele minerale. Căldura radiogenă rezultată din degradarea acestor elemente ar putea explica de ce părți ale mantalei lunare inferioare sunt încă destul de fierbinți pentru a fi topite. Doamna Van Kan Parker și echipa sa speculează în continuare că această căldură radiogenă ar putea ajuta și la menținerea miezului parțial topit chiar și astăzi!
surse:
Razele X iluminează interiorul lunii, Science Daily, 19 februarie 2012.
Flotabilitatea neutră a bogatului în titan se topește în interiorul lunar profund, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19 februarie 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
