เมื่อปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนที่รวบรวมโดยการทดลองในยุค Apollo และค้นพบว่าแมนเทิลล่างของดวงจันทร์ซึ่งอยู่ใกล้กับแกนกลางแกนโลกปกคลุมเป็นส่วนหนึ่งที่หลอมละลาย (เช่น Apollo Data Retooled หลัก, นิตยสารอวกาศ, 6 มกราคม 2011) การค้นพบของพวกเขาชี้ให้เห็นว่า 150 กม. ที่ต่ำที่สุดของแมนเทิลนั้นประกอบด้วยของเหลว 5 ถึง 30% บนโลกนี้จะพอละลายเพื่อแยกออกจากของแข็งลุกขึ้นและปะทุที่พื้นผิว เรารู้ว่าดวงจันทร์มีภูเขาไฟในอดีต ดังนั้นวันนี้ทำไมดวงจันทร์ถึงละลายไม่ได้ปะทุที่พื้นผิวในวันนี้ การศึกษาทดลองใหม่เกี่ยวกับตัวอย่างจันทรคติจำลองอาจให้คำตอบ
เป็นที่น่าสงสัยว่า magmas ทางจันทรคติในปัจจุบันนั้นหนาแน่นเกินไปเมื่อเทียบกับโขดหินที่อยู่โดยรอบเพื่อขึ้นสู่ผิวน้ำ เช่นเดียวกับน้ำมันบนน้ำแมกมาสที่หนาแน่นน้อยจะลอยตัวและจะไหลผ่านก้อนหินแข็ง แต่ถ้าแมกมามีความหนาแน่นสูงเกินไปมันจะคงอยู่ในที่ที่มันอยู่หรือแม้แต่จมลง
แรงบันดาลใจจากความเป็นไปได้นี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ระดับนานาชาติที่นำโดย Mirjam van Kan Parker จาก VU University Amsterdam ได้ศึกษาลักษณะของดวงจันทร์ Magmas การค้นพบของพวกเขาซึ่งเผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nature Geoscience แสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์ magmas มีช่วงของความหนาแน่นที่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของพวกเขา
Ms van Kan Parker และทีมงานของเธอบีบตัวอย่างหลอมละลายด้วยความร้อนของแมกมาแล้วใช้เทคนิคการดูดซับด้วยรังสีเอกซ์เพื่อกำหนดความหนาแน่นของวัสดุในช่วงความดันและอุณหภูมิ การศึกษาของพวกเขาใช้วัสดุดวงจันทร์จำลองเนื่องจากตัวอย่างดวงจันทร์ถือว่ามีค่าเกินไปสำหรับการวิเคราะห์การทำลายล้างดังกล่าว แบบจำลองของพวกเขาจำลององค์ประกอบของแก้วภูเขาไฟ Apollo 15 สีเขียว (ซึ่งมีเนื้อหาไทเทเนียมเท่ากับ 0.23 น้ำหนัก%) และแว่นตาภูเขาไฟ Apollo 14 สีดำ (ซึ่งมีเนื้อหาไทเทเนียมเท่ากับ 16.4 น้ำหนัก%)
ตัวอย่างของการจำลองเหล่านี้ได้รับแรงกดดันสูงถึง 1.7 GPa (ความดันบรรยากาศที่พื้นผิวโลกคือ 101 kPa หรือน้อยกว่าที่ได้จากการทดลองนี้ถึง 20,000 เท่า) อย่างไรก็ตามแรงกดดันในการตกแต่งภายในดวงจันทร์นั้นยิ่งใหญ่กว่า 4.5 GPa ดังนั้นการคำนวณด้วยคอมพิวเตอร์จึงใช้วิธีการประมาณค่าจากผลการทดลอง
การทำงานร่วมกันแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิและความดันโดยทั่วไปจะพบได้ในชั้นล่างของดวงจันทร์แมกมาสที่มีปริมาณไทเทเนียมต่ำ (แก้วสีเขียวอพอลโล 15) มีความหนาแน่นน้อยกว่าวัสดุที่เป็นของแข็งโดยรอบ ซึ่งหมายความว่าพวกเขาลอยตัวควรขึ้นไปที่ผิวน้ำและปะทุ ในทางกลับกัน magmas ที่มีเนื้อหาของไทเทเนียมสูง (Apollo 14 black glasses) พบว่ามีความหนาแน่นประมาณหรือมากกว่าวัสดุแข็งโดยรอบ สิ่งเหล่านี้จะไม่ถูกคาดหวังว่าจะเพิ่มขึ้นและปะทุขึ้น
เนื่องจากดวงจันทร์ไม่มีกิจกรรมภูเขาไฟอยู่การละลายที่อยู่ที่ด้านล่างของเสื้อคลุมดวงจันทร์จึงต้องมีความหนาแน่นสูง และผลลัพธ์ของ Ms van Kan Parker แนะนำว่าการละลายนี้ควรทำจากแมกมาไทม์ไทเทเนียมสูงเช่นเดียวกับที่สร้างแว่นตาดำ Apollo 14
การค้นพบนี้มีความสำคัญเนื่องจาก magmas ไทเทเนียมสูงถูกคิดว่าก่อตัวขึ้นจากหินที่อุดมด้วยไทเทเนียม หินเหล่านี้เป็นตัวแทนของขยะที่เหลืออยู่ที่ฐานของเปลือกโลกดวงจันทร์หลังจากที่แร่ plagioclase ลอยตัว (ซึ่งประกอบเป็นเปลือกโลก) ทั้งหมดถูกบีบขึ้นในมหาสมุทรแมกมาทั่วโลก หินที่อุดมไปด้วยไทเทเนียมเหล่านี้จะหนาแน่นจมลงอย่างรวดเร็วในแนวแกนกลางปกคลุมในเหตุการณ์พลิกคว่ำ การพลิกคว่ำเช่นนี้ได้ถูกกล่าวอ้างมานานกว่า 15 ปีแล้ว ตอนนี้ผลลัพธ์ใหม่ที่น่าตื่นเต้นเหล่านี้ให้การสนับสนุนการทดลองสำหรับรุ่นนี้
หินที่อุดมด้วยไทเทเนียมหนาแน่นเหล่านี้คาดว่าจะมีธาตุกัมมันตรังสีจำนวนมากซึ่งมีแนวโน้มที่จะถูกทิ้งไว้ข้างหลังเมื่อองค์ประกอบอื่น ๆ ถูกนำมาใช้เป็นพิเศษโดยผลึกแร่ ความร้อนจากการแผ่รังสีที่เกิดจากการสลายตัวขององค์ประกอบเหล่านี้สามารถอธิบายได้ว่าทำไมส่วนของเสื้อคลุมดวงจันทร์ส่วนล่างจึงยังร้อนพอที่จะหลอมเหลว Ms van Kan Parker และทีมของเธอคาดการณ์เพิ่มเติมว่าความร้อนจากรังสีนี้อาจช่วยให้แกนดวงจันทร์ละลายได้บางส่วนแม้วันนี้!
แหล่งที่มา:
X-Rays ส่องสว่างมหาดไทยของดวงจันทร์, วิทยาศาสตร์รายวัน, 19 กุมภาพันธ์ 2012
ทุ่นลอยน้ำที่เป็นกลางของไทเทเนียมที่ละลายในการตกแต่งภายในดวงจันทร์ลึก Van Kan Parker et al. ธรณีศาสตร์ธรรมชาติ, 19 ก.พ. 2012, ดอย: 10.1038 / NGEO1402
