Πέρυσι, οι επιστήμονες εξέτασαν μια άλλη ματιά στα σεισμικά δεδομένα που συλλέχθηκαν από τα πειράματα της εποχής του Απόλλωνα και ανακάλυψαν ότι ο κάτω μανδύας της Σελήνης, το τμήμα κοντά στο όριο του πυρήνα-μανδύα, είναι μερικώς λιωμένος (π.χ., Apollo Data Retooled για να παρέχει ακριβείς αναγνώσεις στο Moon Core, Space Magazine, 6 Ιανουαρίου 2011). Τα ευρήματά τους δείχνουν ότι το χαμηλότερο 150 χλμ του μανδύα περιέχει οπουδήποτε από 5 έως 30% υγρό τήγμα. Στη Γη, αυτό θα ήταν αρκετό για να διαχωριστεί από το στερεό, να σηκωθεί και να εκραγεί στην επιφάνεια. Γνωρίζουμε ότι η Σελήνη είχε ηφαιστειακή στο παρελθόν. Λοιπόν, γιατί αυτό το σεληνιακό λιώσιμο δεν ξεσπά στην επιφάνεια σήμερα; Νέες πειραματικές μελέτες σε προσομοιωμένα σεληνιακά δείγματα μπορεί να παρέχουν τις απαντήσεις.
Υποψιάζεται ότι τα τρέχοντα σεληνιακά μάγματα είναι πολύ πυκνά, σε σύγκριση με τους γύρω βράχους, για να ανέβουν στην επιφάνεια. Ακριβώς όπως το λάδι στο νερό, λιγότερο πυκνά μάγματα είναι πλευστά και θα διαπεράσουν πάνω από το στερεό βράχο. Αλλά, εάν το μάγμα είναι πολύ πυκνό, θα παραμείνει εκεί που είναι, ή ακόμα και να βυθιστεί.
Με κίνητρο αυτή τη δυνατότητα, μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον Mirjam van Kan Parker από το Πανεπιστήμιο VU του Άμστερνταμ, μελετά τον χαρακτήρα των σεληνιακών μαγμάτων. Τα ευρήματά τους, τα οποία δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο περιοδικό Nature Nature Geoscience, δείχνουν ότι τα σεληνιακά μάγματα έχουν μια σειρά πυκνότητας που εξαρτώνται από τη σύνθεσή τους.
Η κα Van Kan Parker και η ομάδα της συμπίεσαν και θερμάνθηκαν λιωμένα δείγματα μάγματος και στη συνέχεια χρησιμοποίησαν τεχνικές απορρόφησης ακτίνων Χ για να προσδιορίσουν την πυκνότητα του υλικού σε ένα εύρος πιέσεων και θερμοκρασιών. Οι μελέτες τους χρησιμοποίησαν προσομοιωμένα σεληνιακά υλικά, καθώς τα σεληνιακά δείγματα θεωρούνται πολύτιμα για μια τέτοια καταστροφική ανάλυση. Οι προσομοιωτές τους μοντελοποίησαν τη σύνθεση των πράσινων ηφαιστειακών γυαλιών Apollo 15 (τα οποία έχουν περιεκτικότητα σε τιτάνιο 0,23% κατά βάρος) και τα μαύρα ηφαιστειακά γυαλιά Apollo 14 (τα οποία έχουν περιεκτικότητα σε τιτάνιο 16,4% κατά βάρος).
Τα δείγματα αυτών των προσομοιωτών υποβλήθηκαν σε πιέσεις έως 1,7 GPa (η ατμοσφαιρική πίεση, στην επιφάνεια της Γης, είναι 101 kPa, ή 20.000 φορές μικρότερη από αυτήν που επιτεύχθηκε σε αυτά τα πειράματα). Ωστόσο, οι πιέσεις στο σεληνιακό εσωτερικό είναι ακόμη μεγαλύτερες, υπερβαίνοντας τα 4,5 GPa. Έτσι, οι υπολογισμοί υπολογιστών πραγματοποιήθηκαν για να παρεκταθούν από τα πειραματικά αποτελέσματα.
Η συνδυασμένη εργασία δείχνει ότι, στις θερμοκρασίες και τις πιέσεις που απαντώνται συνήθως στον κατώτερο σεληνιακό μανδύα, τα μάγμα με χαμηλή περιεκτικότητα σε τιτάνιο (πράσινα γυαλιά Apollo 15) έχουν πυκνότητες μικρότερες από το γύρω στερεό υλικό. Αυτό σημαίνει ότι είναι πλευστά, πρέπει να ανέβουν στην επιφάνεια και να εκρήγνυνται. Από την άλλη πλευρά, τα μάγμα με υψηλή περιεκτικότητα σε τιτάνιο (μαύρα γυαλιά Apollo 14) βρέθηκαν να έχουν πυκνότητες που είναι περίπου ίσες ή μεγαλύτερες από το γύρω στερεό υλικό τους. Αυτά δεν αναμένεται να αυξηθούν και να εκραγούν.
Δεδομένου ότι η Σελήνη δεν έχει ενεργή ηφαιστειακή δραστηριότητα, το τήγμα που βρίσκεται επί του παρόντος στο κάτω μέρος του σεληνιακού μανδύα πρέπει να έχει υψηλή πυκνότητα. Και, τα αποτελέσματα της κ. Van Kan Parker υποδηλώνουν ότι αυτό το τήγμα πρέπει να είναι κατασκευασμένο από μάγμα υψηλού τιτανίου, όπως αυτά που δημιούργησαν τα μαύρα γυαλιά Apollo 14.
Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό, επειδή πιστεύεται ότι τα μάγμα με υψηλό τιτάνιο σχηματίστηκαν από πηγές πλούσιους σε τιτάνιο. Αυτά τα πετρώματα αντιπροσωπεύουν τις σταγόνες που έμειναν στη βάση του σεληνιακού φλοιού, αφού όλα τα ορυκτά πλαγιόκλασης (που αποτελούν την κρούστα) είχαν συμπιεστεί προς τα πάνω σε έναν παγκόσμιο ωκεανό μάγμα. Όντας πυκνοί, αυτοί οι πλούσιοι σε τιτάνιο βράχοι θα βυθίζονταν γρήγορα στο όριο του πυρήνα-μανδύα σε ένα γεγονός ανατροπής. Μια τέτοια ανατροπή είχε ακόμη υποστηριχθεί πριν από 15 χρόνια. Τώρα, αυτά τα συναρπαστικά νέα αποτελέσματα παρέχουν πειραματική υποστήριξη για αυτό το μοντέλο.
Αυτοί οι πυκνοί, πλούσιοι σε τιτάνιο βράχοι αναμένεται επίσης να έχουν πολλά ραδιενεργά στοιχεία, τα οποία τείνουν να μένουν πίσω όταν άλλα στοιχεία κατά προτίμηση απορροφώνται από ορυκτούς κρυστάλλους. Η προκύπτουσα ραδιογενής θερμότητα από τη διάσπαση αυτών των στοιχείων θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί τμήματα του κατώτερου σεληνιακού μανδύα εξακολουθούν να είναι αρκετά ζεστά για να λιώσουν. Η κ. Van Kan Parker και η ομάδα της εικάζουν περαιτέρω ότι αυτή η ραδιογενής θερμότητα θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει να διατηρηθεί μερικώς ο σεληνιακός πυρήνας λιωμένος ακόμη και σήμερα!
Πηγές:
Οι ακτίνες Χ φωτίζουν το εσωτερικό του φεγγαριού, Science Daily, 19 Φεβρουαρίου 2012.
Ουδέτερη πλευστότητα από πλούσια σε τιτάνιο τήγματα στο βαθύ σεληνιακό εσωτερικό, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19 Φεβρουαρίου 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
