Anul trecut, oamenii de știință au aruncat o nouă privire asupra datelor seismice colectate de experimentele din epoca Apollo și au descoperit că mantaua inferioară a Lunii, partea din apropierea limitei nucleu-mantă, este parțial topită (de exemplu, Apollo Data Retooled to Provide Precise Readings on Moon’s Core, Universe Today, 6 ianuarie 2011). Descoperirile lor sugerează că cei mai mici 150 km ai mantalei conțin între 5 și 30% lichid topit. Pe Pământ, această cantitate de topitură ar fi suficientă pentru ca aceasta să se separe de solid, să se ridice și să erupă la suprafață. Știm că pe Lună a existat vulcanism în trecut. Așadar, de ce această topitură lunară nu erupe astăzi la suprafață? Noi studii experimentale pe eșantioane lunare simulate ar putea oferi răspunsurile.
Se bănuiește că magmele lunare actuale sunt prea dense, în comparație cu rocile înconjurătoare, pentru a se ridica la suprafață. La fel ca uleiul pe apă, magmele mai puțin dense sunt plutitoare și se vor percola deasupra rocilor solide. Dar, dacă magma este prea densă, ea va rămâne acolo unde se află sau chiar se va scufunda.
Motivată de această posibilitate, o echipă internațională de oameni de știință, condusă de Mirjam van Kan Parker de la Universitatea VU din Amsterdam, a studiat caracterul magmelor lunare. Descoperirile lor, care au fost publicate recent în jurnalul Nature Geoscience, arată că magmele lunare au o gamă de densități care depind de compoziția lor.
Doamna van Kan Parker și echipa sa au presat și încălzit mostre topite de magmă și apoi au folosit tehnici de absorbție a razelor X pentru a determina densitatea materialului la o gamă de presiuni și temperaturi. Studiile lor au folosit materiale lunare simulate, deoarece probele lunare sunt considerate prea valoroase pentru astfel de analize distructive. Simulanții lor au modelat compoziția ochelarilor vulcanici verzi Apollo 15 (care au un conținut de titan de 0,23 % în greutate) și a ochelarilor vulcanici negri Apollo 14 (care au un conținut de titan de 16,4 % în greutate).
Eșantioane din acești simulanți au fost supuse la presiuni de până la 1,7 GPa (presiunea atmosferică, la suprafața Pământului, este de 101 kPa, sau de 20.000 de ori mai mică decât cea obținută în aceste experimente). Cu toate acestea, presiunile din interiorul Lunii sunt chiar mai mari, depășind 4,5 GPa. Astfel, au fost efectuate calcule computerizate pentru a extrapola din rezultatele experimentale.
Lucrările combinate arată că, la temperaturile și presiunile întâlnite în mod obișnuit în mantaua lunară inferioară, magmele cu conținut scăzut de titan (paharele verzi Apollo 15) au densități mai mici decât materialul solid din jur. Acest lucru înseamnă că sunt plutitoare, ar trebui să se ridice la suprafață și să erupă. Pe de altă parte, s-a constatat că magmele cu conținut ridicat de titan (paharele negre Apollo 14) au densități aproximativ egale sau mai mari decât materialul solid din jur. Nu ar fi de așteptat ca acestea să se ridice și să erupă.
Din moment ce Luna nu are activitate vulcanică activă, topitura aflată în prezent în partea inferioară a mantalei lunare trebuie să aibă o densitate mare. Și, rezultatele doamnei van Kan Parker sugerează că această topitură ar trebui să fie alcătuită din magme cu conținut ridicat de titan, precum cele care au format ochelarii negri de pe Apollo 14.
Această descoperire este semnificativă, deoarece se crede că magmele cu conținut ridicat de titan s-au format din roci sursă bogate în titan. Aceste roci reprezintă drojdiile rămase la baza scoarței lunare, după ce toate mineralele de plagioclase plutitoare (care alcătuiesc scoarța) au fost presate în sus într-un ocean magmatic global. Fiind dense, aceste roci bogate în titan s-ar fi scufundat rapid până la granița nucleu-mantol în cazul unei răsturnări. O astfel de răsturnare fusese chiar postulată cu peste 15 ani în urmă. Acum, aceste noi rezultate interesante oferă sprijin experimental pentru acest model.
Este de așteptat ca aceste roci dense și bogate în titan să aibă, de asemenea, o mulțime de elemente radioactive, care tind să rămână în urmă atunci când alte elemente sunt preluate în mod preferențial de cristalele minerale. Căldura radiogenă rezultată din descompunerea acestor elemente ar putea explica de ce unele părți ale mantalei lunare inferioare sunt încă suficient de calde pentru a fi topite. Doamna van Kan Parker și echipa sa mai speculează că această căldură radiogenică ar putea contribui, de asemenea, la menținerea nucleului lunar parțial topit chiar și astăzi!
.