I fjor undersøkte forskerne de seismiske dataene som ble samlet inn av eksperimentene i Apollo-tiden, og oppdaget at Månens nedre mantel, delen nær kjernemantellgrensen, er delvis smeltet (f.eks. Apollo Data Retooled for å gi presise avlesninger på Moon's Core, Space Magazine, 6. januar 2011). Resultatene antyder at de laveste 150 km av mantelen inneholder alt fra 5 til 30% flytende smelte. På jorden ville dette være nok smelte til at det kan skille seg fra det faste stoffet, stige opp og bryte ut ved overflaten. Vi vet at månen hadde vulkanisme i fortiden. Så hvorfor bryter ikke denne månesmellen ut på overflaten i dag? Nye eksperimentelle studier på simulerte måneprøver kan gi svarene.
Det er mistanke om at de nåværende månemagmaene er for tette, i sammenligning med deres omkringliggende bergarter, til å stige til overflaten. Akkurat som olje på vann, er mindre tette magmas flytende og vil perkolere opp over det faste fjellet. Men hvis magmaen er for tett, vil den forbli der den er, eller til og med synke.
Motivert av denne muligheten har et internasjonalt team av forskere, ledet av Mirjam van Kan Parker fra VU University Amsterdam, studert månemagmas karakter. Funnene deres, som nylig ble publisert i Journal Nature Geoscience, viser at månemagmaer har en rekke tettheter som er avhengig av deres sammensetning.
Van van Park Park og teamet hennes presset og oppvarmet smeltet prøver av magma og brukte deretter røntgenabsorpsjonsteknikker for å bestemme materialets tetthet ved en rekke trykk og temperaturer. Studiene deres brukte simulerte månematerialer, siden måneprøver anses som for verdifulle for en slik destruktiv analyse. Deres simulanter modellerte sammensetningen av Apollo 15 grønne vulkanske briller (som har et titaninnhold på 0,23 vekt%) og Apollo 14 svarte vulkanske briller (som har et titaninnhold på 16,4 vekt%).
Prøver av disse simulantene ble utsatt for trykk opp til 1,7 GPa (atmosfæretrykk, på overflaten av jorden, er 101 kPa, eller 20 000 ganger mindre enn det som ble oppnådd i disse eksperimentene). Imidlertid er trykket i månens indre enda større og overstiger 4,5 GPa. Så datamaskinberegninger ble utført for å ekstrapolere fra eksperimentelle resultater.
Det kombinerte arbeidet viser at magmaer med lavt titaninnhold (Apollo 15 grønne glass) har temperaturer som er mindre enn det omgivende faste materiale ved temperaturer og trykk som vanligvis finnes i den nedre månemantelen. Dette betyr at de er flytende, skal stige til overflaten og bryte ut. På den annen side ble det funnet at magmas med høyt titaninnhold (Apollo 14 sorte glass) hadde tettheter som er omtrent lik eller større enn det omkringliggende faste materialet. Disse kan ikke forventes å stige og bryte ut.
Siden månen ikke har noen aktiv vulkansk aktivitet, må smelten som for øyeblikket ligger i bunnen av månemantelen, ha en høy tetthet. Og van Kan Parkers resultater antyder at denne smelten bør være laget av høye titanium-magmer, som de som dannet Apollo 14 sorte glass.
Dette funnet er betydelig, fordi høy titanmagasmer antas å ha dannet seg fra titanrike kildebergarter. Disse bergartene representerer slukene som var igjen ved bunnen av måneskorpen, etter at alle de flytende plagioklasemineralene (som utgjør jordskorpen) hadde blitt presset oppover i et globalt magmahav. Når de var tette, ville disse titanrike bergartene raskt ha sunket til kjernemantellgrensen i en veltehendelse. En slik velte hadde til og med blitt postulert for over 15 år siden. Nå gir disse spennende nye resultatene eksperimentell støtte for denne modellen.
Disse tette, titanrike bergartene forventes også å ha mange radioaktive elementer, som har en tendens til å bli igjen når andre elementer fortrinnsvis blir tatt opp av mineralkrystaller. Den resulterende radiogene varmen fra forfallet til disse elementene kan forklare hvorfor deler av den nedre månemantelen fremdeles er varme nok til å bli smeltet. Van van Park Park og teamet hennes spekulerer videre at denne radiogene varmen også kan bidra til å holde månekjernen delvis smeltet også i dag!
kilder:
Røntgenbilder belyser månens indre, Science Daily, 19. februar 2012.
Nøytral oppdrift av titanrike smelter i det dype månens indre, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19. februar 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
