Tavaly a tudósok újra átnézték az Apollo-kori kísérletek során gyűjtött szeizmikus adatokat, és felfedezték, hogy a Hold alsó köpenye, a mag és a köpeny határához közeli rész részben olvadt (pl. Apollo Data Retooled to Provide Precise Readings on Moon’s Core, Universe Today, 2011. január 6.). Eredményeik arra utalnak, hogy a köpeny legalsó 150 km-es része 5-30% folyékony olvadékot tartalmaz. A Földön ez elég olvadék lenne ahhoz, hogy elváljon a szilárdtól, felemelkedjen és kitörjön a felszínen. Tudjuk, hogy a Holdon a múltban volt vulkanizmus. Akkor miért nem törik ki ma ez a holdi olvadék a felszínen? A szimulált holdi mintákon végzett új kísérleti vizsgálatok megadhatják a választ.
A gyanú szerint a jelenlegi holdi magmák a környező kőzetekhez képest túl sűrűek ahhoz, hogy a felszínre emelkedjenek. Akárcsak az olaj a vízen, a kevésbé sűrű magmák felhajtóerővel rendelkeznek, és felszivárognak a szilárd kőzet fölé. Ha azonban a magma túl sűrű, akkor ott marad, ahol van, vagy akár el is süllyed.
Ez a lehetőség motiválta egy nemzetközi tudóscsoportot, amelyet Mirjam van Kan Parker, az amszterdami VU Egyetem munkatársa vezet, és amely a holdi magmák jellegét vizsgálja. A Nature Geoscience című folyóiratban nemrég közzétett eredményeik azt mutatják, hogy a holdi magmák sűrűsége az összetételüktől függő sűrűségtartományban változik.
Ms van Kan Parker és csapata olvadt magmamintákat préselt és melegített, majd röntgenabszorpciós technikákat használtak az anyag sűrűségének meghatározására különböző nyomáson és hőmérsékleten. Vizsgálataikhoz szimulált holdi anyagokat használtak, mivel a holdi mintákat túl értékesnek tartják az ilyen roncsoló elemzésekhez. Szimulánsaik az Apollo 15 zöld vulkáni üvegek (amelyek titániumtartalma 0,23 tömegszázalék) és az Apollo 14 fekete vulkáni üvegek (amelyek titániumtartalma 16,4 tömegszázalék) összetételét modellezték.
A szimulánsok mintáit akár 1,7 GPa nyomásnak is kitették (a légköri nyomás a Föld felszínén 101 kPa, vagyis 20 000-szer kisebb, mint amit ezekben a kísérletekben elértek). A Hold belsejében azonban a nyomás még ennél is nagyobb, meghaladja a 4,5 GPa-t. Ezért számítógépes számításokat végeztek a kísérleti eredmények extrapolálására.
A kombinált munka azt mutatja, hogy az alsó holdköpenyben jellemzően előforduló hőmérsékleten és nyomáson az alacsony titániumtartalmú magmák (Apollo 15 zöld üvegek) sűrűsége kisebb, mint a környező szilárd anyagé. Ez azt jelenti, hogy felhajtóerővel rendelkeznek, fel kell emelkedniük a felszínre, és ki kell törniük. Másrészt a magas titániumtartalmú magmák (Apollo 14 fekete üvegek) sűrűsége nagyjából megegyezik vagy nagyobb, mint a környező szilárd anyagé. Ezek várhatóan nem emelkednek fel és nem törnek ki.
Mivel a Holdon nincs aktív vulkáni tevékenység, a jelenleg a holdköpeny alján található olvadéknak nagy sűrűségűnek kell lennie. Van Kan Parker asszony eredményei pedig arra utalnak, hogy ennek az olvadéknak magas titániumtartalmú magmákból kell állnia, mint amilyenek az Apollo 14 fekete üvegeit alkották.
Ez a felfedezés azért jelentős, mert a magas titániumtartalmú magmák feltételezhetően titánban gazdag forráskőzetekből keletkeztek. Ezek a kőzetek azok a hordalékok, amelyek a holdkéreg alján maradtak, miután az összes felhajtó plagioklász ásvány (amelyek a kérget alkotják) felfelé préselődött egy globális magmaóceánban. Mivel ezek a titánban gazdag kőzetek sűrűek, egy bukási esemény során gyorsan lesüllyedtek volna a mag és a köpeny határára. Egy ilyen felborulást már több mint 15 évvel ezelőtt is feltételeztek. Most ezek az izgalmas új eredmények kísérletileg is alátámasztják ezt a modellt.
Ezek a sűrű, titánban gazdag kőzetek várhatóan sok radioaktív elemet is tartalmaznak, amelyek hajlamosak hátrahagyni, amikor más elemeket előszeretettel vesznek fel az ásványi kristályok. Az ezen elemek bomlásából származó radiogén hő magyarázatot adhat arra, hogy a Hold alsó köpenyének egyes részei miért elég forrók ahhoz, hogy még mindig olvadtak legyenek. Van Kan Parker asszony és csapata továbbá azt feltételezi, hogy ez a radiogén hő segíthet abban is, hogy a holdi mag még ma is részben olvadt maradjon!