V loňském roce se vědci znovu podívali na seismická data shromážděná experimenty z doby Apollo a zjistili, že spodní plášť Měsíce, část v blízkosti hranice jádro-plášť, je částečně roztavený (např. Apollo Data Retooled pro poskytování přesných údajů o Moon's Core, Space Magazine, 6. ledna 2011). Jejich zjištění naznačují, že nejnižší 150 km pláště obsahuje kdekoli od 5 do 30% tekuté taveniny. Na Zemi by to stačilo na to, aby se oddělil od pevné látky, povstal a propukl na povrch. Víme, že Měsíc měl v minulosti vulkanismus. Proč tedy tato lunární tavenina dnes na povrchu nevytrhla? Odpovědi mohou poskytnout nové experimentální studie na simulovaných měsíčních vzorcích.
To je podezřelé, že aktuální lunární magmy jsou příliš husté, ve srovnání s jejich okolními horninami, aby stoupaly na povrch. Stejně jako olej na vodě, i méně husté magmy vzkvétají a budou se prosazovat nad pevnou skálou. Ale pokud je magma příliš hustá, zůstane tam, kde je, nebo dokonce klesá.
Motivovaný touto možností studoval charakter měsíčních magmat mezinárodní tým vědců vedený Mirjamem van Kan Parkerem z VU University Amsterdam. Jejich zjištění, která byla nedávno zveřejněna v časopise Journal Nature Geoscience, ukazují, že lunární magmy mají řadu hustot, které jsou závislé na jejich složení.
Paní van Kan Parker a její tým stlačili a zahřívali roztavené vzorky magmatu a poté pomocí rentgenové absorpční techniky určili hustotu materiálu při různých tlacích a teplotách. Jejich studie používaly simulované lunární materiály, protože měsíční vzorky jsou pro takovou destruktivní analýzu považovány za příliš cenné. Jejich simulanty modelovaly složení zelených sopečných brýlí Apollo 15 (které mají obsah titanu 0,23% hmotnostních) a černých sopečných brýlí Apollo 14 (které mají obsah titanu 16,4% hmotnostních).
Vzorky těchto simulátorů byly vystaveny tlakům až 1,7 GPa (atmosférický tlak na povrchu Země je 101 kPa nebo 20 000krát méně, než bylo dosaženo v těchto experimentech). Tlaky v lunárním interiéru jsou však ještě větší a překračují 4,5 GPa. Byly tedy provedeny počítačové výpočty, aby se extrapolovaly experimentální výsledky.
Kombinovaná práce ukazuje, že při teplotách a tlacích, které se obvykle vyskytují ve spodním lunárním plášti, mají magmy s nízkým obsahem titanu (zelené brýle Apollo 15) hustoty, které jsou menší než okolní pevný materiál. To znamená, že jsou vznášející se, měli by vystoupit na povrch a vybuchnout. Na druhé straně bylo zjištěno, že magmy s vysokým obsahem titanu (černé brýle Apollo 14) mají hustoty, které jsou přibližně stejné nebo větší než jejich okolní pevná látka. Neočekává se, že by povstaly a vypukly.
Protože Měsíc nemá aktivní sopečnou aktivitu, musí tavenina, která se nachází na dně lunárního pláště, mít vysokou hustotu. Výsledky paní van Kan Parkerové naznačují, že tato tavenina by měla být vyrobena z vysoce titanových magmat, jako jsou ty, které tvořily černé brýle Apollo 14.
Toto zjištění je významné, protože se má za to, že se vytvořily magnény s vysokým titanem ze zdrojových hornin bohatých na titan. Tyto skály představují úlomky, které zůstaly na základně lunární kůry poté, co byly všechny vzkvétající plagioklasové minerály (které tvoří kůru) vytlačeny nahoru v globálním magmatickém oceánu. Vzhledem k tomu, že jsou tyto kameny bohaté na titan husté, rychle se v případě převrácení rychle potopily na hranici jádra plášťa. Takový převrat byl dokonce před 15 lety předpokládán. Nyní tyto vzrušující nové výsledky poskytují experimentální podporu pro tento model.
Očekává se, že tyto husté horniny bohaté na titan mají také mnoho radioaktivních prvků, které mají tendenci se pozadu, když jsou ostatní prvky přednostně pohlceny minerálními krystaly. Výsledné radiogenní teplo z rozkladu těchto prvků by mohlo vysvětlit, proč jsou části dolního lunárního pláště ještě dost horké, aby se roztavily. Paní Van Kan Parkerová a její tým dále spekulovali, že toto radiogenní teplo by také mohlo pomoci udržet lunární jádro částečně roztavené i dnes!
Zdroje:
Rentgenové paprsky osvětlují interiér měsíce, Science Daily, 19. února 2012.
Neutrální vztlak na titan bohaté tání v hlubokém lunárním interiéru, Van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19. února 2012, doi: 10,1038 / NGEO1402.
