Nowe badanie prowadzone przez prof. Chen Yi z Instytutu Geologii i Geofizyki Chińskiej Akademii Nauk (IGGCAS) dostarcza odpowiedzi na pytanie, jak doszło do powstania młodego wulkanizmu na Księżycu.
Naukowcy stwierdzili, że depresja punktu topnienia płaszcza spowodowana obecnością topliwych, łatwo topliwych składników może generować młody wulkanizm księżycowy.
Ich odkrycia zostały opublikowane w Science Advances 21 października.
Próbki księżycowe zwrócone przez misje Apollo i Luna są starsze niż około 3 miliardy lat, co prowadzi naukowców do przypuszczenia, że od tego czasu Księżyc był geologicznie martwy. Jednak nowe próbki księżycowe zwrócone przez chińską misję Chang’E-5 w 2021 roku ujawniły zaskakująco młodą aktywność wulkaniczną liczącą zaledwie 2 miliardy lat.
W przypadku małego skalistego księżyca, ciepło napędzające aktywność wulkaniczną powinno zostać utracone na długo przed tymi erupcjami 2 miliardy lat temu.
Więc co się dzieje? Naukowcy wcześniej spekulowali, że albo podwyższona zawartość wody, albo elementy wytwarzające ciepło we wnętrzu księżyca mogły napędzać wulkanizm w późnym etapie życia księżyca. Jednak dane z Chang’E-5 opublikowane niedawno w Nature wykluczyły te niegdyś wiodące hipotezy.
„Niedawne topnienie księżycowego płaszcza może być osiągnięte albo przez podniesienie temperatury, albo przez obniżenie temperatury topnienia. Aby lepiej zrozumieć ten problem, powinniśmy oszacować temperaturę i ciśnienie, w których powstał młody wulkanizm” – powiedział prof. Chen.
Naukowcy przeprowadzili serię symulacji krystalizacji frakcyjnej i topnienia płaszcza księżycowego, aby porównać 27 cennych klastów bazaltu Chang’E-5 z bazaltami Apollo. Odkryli, że młoda magma źródłowa Chang’E-5 miała wyższą zawartość tlenku wapnia i dwutlenku tytanu niż starsze magmy Apollo.
„To fascynujący wynik, wskazujący na znaczący wkład późnych kumulacji księżycowych magm oceanicznych w formację wulkaniczną Chang’E-5” – powiedział dr Su Bin, pierwszy autor badania.
Ponieważ późne kumulaty księżycowego oceanu magmy są bogate w wapń-tytan i łatwiej topią się niż wczesne kumulaty, dodanie tych topliwych składników do wnętrza Księżyca poprzez grawitacyjne napędzane przewrócenie płaszcza mogło skutecznie obniżyć temperaturę topnienia płaszcza, a tym samym wywołać młody księżycowy wulkanizm.
„Odkryliśmy, że magma Chang’E-5 została wyprodukowana na podobnej głębokości, ale o 80 stopni Celsjusza chłodniejsza niż starsze magmy Apollo. Oznacza to, że księżycowy płaszcz doświadczył trwałego, powolnego chłodzenia o 80 stopni Celsjusza od około 3 miliardów lat do 2 miliardów lat temu” – powiedział dr Su.
Praca ta przedstawia dowody na pierwszy realny mechanizm wyjaśniający młody wulkanizm na Księżycu, który jest zgodny z nowo zwróconymi próbkami Chang’E-5. Badanie to może pomóc naukowcom planetarnym lepiej zrozumieć ewolucję termiczną i magmową Księżyca.
