Tavaly a tudósok újból megvizsgálták az Apollo-korszak kísérleteivel összegyűjtött szeizmikus adatokat és rájöttek, hogy a Hold alsó köpenye, a mag-köpeny határának közelében lévő rész részben megolvadt (pl. Az Apollo Data Retooled, hogy pontos leolvasást biztosítson a Holdon) Core, Space Magazine, 2011. január 6.). Megállapításaik azt sugallják, hogy a köpeny legalacsonyabb 150 km-es része 5-30% folyékony olvadékot tartalmaz. A Földön ez elég olvadék ahhoz, hogy elválaszthasson a szilárd anyagtól, felkeljen és felszínre törjen. Tudjuk, hogy a Hold korábban vulkáni volt. Szóval, miért nem jelenik meg ez a holdi olvadék a felszínen? A szimulált holdmintákkal kapcsolatos új kísérleti vizsgálatok adhatják a választ.
Arra gyanakszik, hogy a jelenlegi holdmágnák túl sűrűek a környező sziklákhoz képest, hogy felszínre emelkedjenek. Csakúgy, mint a vízben lévő olaj, a kevésbé sűrű magmák is felindulnak, és a szilárd kőzet felett felolvadnak. De ha a magma túl sűrű, akkor ott marad, vagy akár elsüllyed.
Ennek a lehetőségnek a motiválásaként egy nemzetközi tudóscsoport - az amszterdami VU Egyetem Mirjam van Kan Parker vezetésével - tanulmányozta a holdmáj karakterét. Megállapításaik, amelyeket nemrégiben tettek közzé a Nature Nature Geoscience folyóiratban, azt mutatják, hogy a holdmágnesek sűrűségtartománya az összetételétől függ.
Van Kan Parker asszony és csapata kinyomta és melegítette a magma olvadt mintáit, majd röntgen-abszorpciós technikákat alkalmazott az anyag sűrűségének meghatározására különböző nyomásokon és hőmérsékleteken. Tanulmányaikban szimulált holdi anyagokat használták, mivel a holdmintákat túl értékesnek tekintik az ilyen pusztító elemzéshez. Az utánzóik modellezték az Apollo 15 zöld vulkáni üvegek (amelyek titántartalma 0,23 tömeg%) és az Apollo 14 fekete vulkáni üvegek (amelyek titántartalma 16,4 tömeg%) összetételét modellezték.
Ezen modellanyagok mintáit 1,7 GPa nyomásnak tették ki (a légköri nyomás a Föld felületén 101 kPa, vagyis 20.000-szer kevesebb, mint amit ezekben a kísérletekben sikerült elérni). A hold belsejében a nyomás azonban még nagyobb, meghaladja a 4,5 GPa-t. Tehát számítógépes számításokat végeztünk a kísérleti eredmények extrapolálására.
Az együttes munka azt mutatja, hogy az alacsonyabb titántartalmú mámák (Apollo 15 zöld poharak) sűrűsége az alacsonyabb titántartalmú tipikus hőmérsékleteken és nyomásokon alacsonyabb, mint a környező szilárd anyagé. Ez azt jelenti, hogy ingerlőek, felfelé kell emelkedniük és kitörniük. Másrészt azt találták, hogy a magas titántartalmú mágmák (Apollo 14 fekete szemüvegek) sűrűsége körülbelül azonos vagy annál nagyobb, mint a környező szilárd anyagé. Nem várható, hogy ezek emelkednek és kitörnek.
Mivel a Holdnak nincs aktív vulkáni tevékenysége, a holdköpeny alján található olvadéknak nagy sűrűségűnek kell lennie. És Van Kan Parker asszony eredményei azt sugallják, hogy ezt az olvadékot nagy titán-magmákból kell készíteni, hasonlóan azokhoz, amelyek az Apollo 14 fekete szemüveget képezték.
Ez a megállapítás jelentős, mivel úgy gondolják, hogy a titánban gazdag forrásból származó kőzetekből képződtek magas titánmagnák. Ezek a kőzetek azt a dudát képviselik, amely a holdkéreg alapjába maradt, miután az összes úszó plagiokláz ásványt (amely a kéregből áll) felfelé nyomta egy globális magma-óceánban. Sűrűek voltak és ezek a titánban gazdag kőzetek gyorsan felborultak volna a mag-köpeny határához egy felborulásnál. Egy ilyen megfordítást több mint 15 évvel ezelőtt feltételeztek. Ezek az izgalmas új eredmények kísérleti támogatást nyújtanak ehhez a modellhez.
Ezeknek a sűrű, titánban gazdag kőzeteknek várhatóan sok radioaktív elem is lesz, amelyek hajlamosak elmaradni, amikor más elemeket előnyben részesítenek az ásványi kristályok. Ezen elemek bomlásából származó radiogenikus hő megmagyarázhatja, hogy az alsó holdköpeny egyes részei miért elég melegek ahhoz, hogy megolvadjanak. Van Kan Parker asszony és csapata tovább gondolkodik, hogy ez a radiogenikus hő is hozzájárulhat ahhoz, hogy a holdmag részben megolvadjon még ma is!
Forrás:
Röntgen megvilágítja a hold belsejét, Science Daily, 2012. február 19.
A titánban gazdag semleges úszóképesség megolvad a mély hold belsejében, Van Kanker és mtsai. Nature Geoscience, 2012. február 19., doi: 10.1038 / NGEO1402.
