Minulý rok vedci opäť preskúmali seizmické údaje zozbierané experimentmi z obdobia Apolla a zistili, že dolný plášť Mesiaca, časť blízko hranice jadro-plášť, je čiastočne roztavený (napr. Apollo Data Retooled poskytuje presné údaje o Mesiacu) Core, Space Magazine, 6. januára 2011). Ich zistenia naznačujú, že najnižších 150 km plášťa obsahuje kdekoľvek od 5 do 30% tekutej taveniny. Na Zemi by to stačilo na to, aby sa oddelila od tuhej látky, povstala a vybuchla na povrchu. Vieme, že Mesiac mal v minulosti vulkanizmus. Prečo teda táto lunárna tavenina dnes nevyteká na povrch? Odpovede môžu poskytnúť nové experimentálne štúdie na simulovaných mesačných vzorkách.
Predpokladá sa, že súčasné lunárne magmy sú príliš husté na to, aby v porovnaní s okolitými horninami stúpali na povrch. Rovnako ako olej na vode, aj menej husté magmy sú vznášajúce sa a stúpajú nad pevnú horninu. Ale ak je magma príliš hustá, zostane tam, kde je, alebo dokonca klesá.
Na základe tejto možnosti študoval charakter lunárnych mág medzinárodný tím vedcov vedený Mirjam van Kan Parkerom z VU univerzity v Amsterdame. Ich zistenia, ktoré boli nedávno uverejnené v časopise Journal Nature Geoscience, ukazujú, že lunárne magmy majú rôzne hustoty, ktoré závisia od ich zloženia.
Pani Van Kan Parker a jej tím stlačili a zohrievali roztavené vzorky magmy a potom pomocou techník röntgenovej absorpcie stanovili hustotu materiálu pri rôznych tlakoch a teplotách. V ich štúdiách sa použili simulované lunárne materiály, pretože vzorky lunárneho materiálu sa na takúto deštruktívnu analýzu považujú za príliš cenné. Ich simulanty modelovali zloženie zelených vulkanických pohárov Apollo 15 (ktoré majú obsah titánu 0,23% hmotnosti) a čiernych vulkanických pohárov Apollo 14 (ktoré majú obsah titánu 16,4% hmotnosti).
Vzorky týchto simulantov boli vystavené tlakom až do 1,7 GPa (atmosférický tlak na povrchu Zeme je 101 kPa alebo 20 000-krát menší, ako sa dosiahol v týchto experimentoch). Tlaky vo vnútri lunárneho interiéru sú však ešte vyššie a presahujú 4,5 GPa. Vykonali sa počítačové výpočty, aby sa extrapolovali experimentálne výsledky.
Kombinovaná práca ukazuje, že pri teplotách a tlakoch, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v dolnom lunárnom plášti, majú magmy s nízkym obsahom titánu (zelené poháre Apollo 15) hustoty, ktoré sú nižšie ako okolitý pevný materiál. To znamená, že sú vznášajúce sa, mali by vystúpiť na povrch a vybuchnúť. Na druhej strane sa zistilo, že magmy s vysokým obsahom titánu (čierne poháre Apollo 14) majú hustoty, ktoré sú približne rovnaké alebo väčšie ako ich okolité tuhé materiály. Neočakávalo by sa, že by vzrastli a vypukli.
Pretože Mesiac nemá aktívnu sopečnú aktivitu, musí mať tavenina, ktorá sa v súčasnosti nachádza na dne lunárneho plášťa, vysokú hustotu. Výsledky pani van Kan Parkerovej naznačujú, že táto tavenina by sa mala vyrábať z magnézií s vysokým titánom, ako sú tie, ktoré tvorili čierne poháre Apollo 14.
Toto zistenie je významné, pretože sa predpokladá, že sa z horninových zdrojov bohatých na titán vytvorili magnézy s vysokým titánom. Tieto horniny predstavujú drevy, ktoré zostali na spodku lunárnej kôry, potom, čo sa všetky vznášajúce sa plagioklasové minerály (ktoré tvoria kôru) vytlačili smerom nahor v globálnom magmatickom oceáne. Keďže sú husté, tieto horniny bohaté na titán by sa pri prevrátení rýchlo prepadli na hranicu plášťa plášťa. O takomto zvrátení sa dokonca predpokladalo pred 15 rokmi. Teraz tieto vzrušujúce nové výsledky poskytujú experimentálnu podporu pre tento model.
Očakáva sa, že tieto husté horniny bohaté na titán budú mať veľa rádioaktívnych prvkov, ktoré majú tendenciu zostávať pozadu, keď iné prvky sú prednostne absorbované minerálnymi kryštálmi. Výsledné rádiogénne teplo spôsobené rozpadom týchto prvkov by mohlo vysvetliť, prečo sú časti dolného lunárneho plášťa ešte stále dosť horúce na to, aby sa roztavili. Pani Van Kan Parker a jej tím ďalej špekulujú, že toto rádiogénne teplo by mohlo pomôcť udržať čiastočné roztavenie lunárneho jadra aj dnes!
zdroj:
Röntgenové lúče osvetľujú interiér Mesiaca, vedecký denník, 19. februára 2012.
Neutrálny vztlak taveniny bohatej na titán v hlbokom lunárnom interiéri, Van Kan Parker a kol. Nature Geoscience, 19. februára 2012, doi: 10,1038 / NGEO1402.
