في العام الماضي ، ألقى العلماء نظرة أخرى على البيانات الزلزالية التي جمعتها تجارب عصر أبولو واكتشفوا أن الوشاح السفلي للقمر ، الجزء بالقرب من حدود الوشاح الأساسي ، منصهر جزئيًا (على سبيل المثال ، أبولو داتا المعاد تجهيزه لتوفير قراءات دقيقة على القمر Core ، مجلة الفضاء ، 6 يناير 2011). تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن أدنى 150 كم من الوشاح يحتوي في أي مكان على 5 إلى 30٪ من ذوبان السائل. على الأرض ، سيكون هذا ذوبانًا كافيًا للانفصال عن المادة الصلبة ، والارتفاع ، والانفجار على السطح. نحن نعلم أن القمر كان بركانيًا في الماضي. لذا ، لماذا لا يندلع هذا الذوبان القمري على السطح اليوم؟ قد توفر الدراسات التجريبية الجديدة على عينات القمر المحاكاة الإجابات.
يشتبه في أن الصهاريج القمرية الحالية كثيفة للغاية ، مقارنة بالصخور المحيطة بها ، لترتفع إلى السطح. تمامًا مثل الزيت على الماء ، فإن الصهارة الأقل كثافة تكون مزدهرة وستترشح فوق الصخور الصلبة. ولكن ، إذا كانت الصهارة كثيفة جدًا ، فستبقى في مكانها ، أو حتى تغرق.
بدافع من هذا الاحتمال ، قام فريق دولي من العلماء ، بقيادة ميريام فان كان باركر من جامعة VU أمستردام ، بدراسة شخصية الصهارة على سطح القمر. تظهر نتائجهم ، التي تم نشرها مؤخرًا في Journal Nature Geoscience ، أن الصهاريج القمرية لها مجموعة من الكثافات التي تعتمد على تكوينها.
ضغطت السيدة فان كان باركر وفريقها على عينات من الصهارة المنصهرة وسخنوها ، ثم استخدموا تقنيات امتصاص الأشعة السينية لتحديد كثافة المادة عند مجموعة من الضغوط ودرجات الحرارة. استخدمت دراساتهم المواد القمرية المحاكاة ، حيث تعتبر عينات القمر قيمة للغاية بالنسبة لهذا التحليل المدمر. تم تصميم نماذج المحاكاة الخاصة بهم لتكوين نظارات Apollo 15 البركانية الخضراء (التي تحتوي على محتوى تيتانيوم بنسبة 0.23 ٪ ٪) و Apollo 14 نظارات بركانية سوداء (التي تحتوي على محتوى تيتانيوم بنسبة 16.4 ٪ ٪).
تعرضت عينات من هذه المحاكاة لضغوط تصل إلى 1.7 جيجا باسكال (الضغط الجوي ، على سطح الأرض ، 101 كيلو باسكال ، أو 20000 مرة أقل مما تم تحقيقه في هذه التجارب). ومع ذلك ، فإن الضغوط في الداخل القمري أكبر ، حيث تتجاوز 4.5 جيجا باسكال. لذلك ، تم إجراء حسابات الكمبيوتر لاستقراء النتائج التجريبية.
يظهر العمل المشترك أنه عند درجات الحرارة والضغوط التي توجد عادة في الوشاح القمري السفلي ، فإن الصهارة ذات المحتوى المنخفض من التيتانيوم (أبولو 15 زجاج أخضر) لها كثافة أقل من المادة الصلبة المحيطة. هذا يعني أنها طفو ، يجب أن ترتفع إلى السطح ، وتندلع. من ناحية أخرى ، تم العثور على الصهارة ذات المحتوى العالي من التيتانيوم (أبولو 14 نظارات سوداء) بكثافات تعادل أو تزيد عن المواد الصلبة المحيطة بها. لا يتوقع أن ترتفع وتندلع هذه.
نظرًا لأن القمر ليس له نشاط بركاني نشط ، يجب أن يكون للذوبان الموجود حاليًا في الجزء السفلي من الوشاح القمري كثافة عالية. وتشير نتائج السيدة فان كان باركر إلى أن هذا الذوبان يجب أن يكون مصنوعًا من الصهارة التيتانيوم عالية ، مثل تلك التي شكلت نظارات Apollo 14 السوداء.
هذه النتيجة مهمة ، لأنه يعتقد أن الصهارة عالية التيتانيوم قد تكونت من صخور مصدر غنية بالتيتانيوم. تمثل هذه الصخور الرواسب التي تركت في قاعدة القشرة القمرية ، بعد أن تم ضغط جميع المعادن الطينية (التي تشكل القشرة) إلى أعلى في محيط الصهارة العالمي. كونها كثيفة ، فإن هذه الصخور الغنية بالتيتانيوم ستغرق بسرعة إلى حدود الوشاح الأساسي في حدث الانقلاب. وقد كان هذا الانقلاب مفترضًا منذ أكثر من 15 عامًا. الآن ، توفر هذه النتائج الجديدة المثيرة دعمًا تجريبيًا لهذا النموذج.
من المتوقع أيضًا أن تحتوي هذه الصخور الكثيفة الغنية بالتيتانيوم على الكثير من العناصر المشعة ، والتي تميل إلى تركها عندما يتم امتصاص العناصر الأخرى بشكل تفضيلي من قبل البلورات المعدنية. يمكن للحرارة الإشعاعية الناتجة من انحلال هذه العناصر أن تفسر لماذا لا تزال أجزاء من الوشاح القمري السفلي ساخنة بما يكفي لتكون منصهرة. تكهنت السيدة فان كان باركر وفريقها أيضًا بأن هذه الحرارة المشعة يمكن أن تساعد أيضًا في الحفاظ على قلب القمر ذائبًا جزئيًا حتى اليوم!
مصادر:
أشعة X تضيء الجزء الداخلي من القمر ، Science Science ، 19 فبراير 2012.
الطفو المحايد للذوبان الغني بالتيتانيوم في المناطق الداخلية القمرية العميقة ، فان كان باركر وآخرون. علوم الأرض الطبيعية ، 19 فبراير 2012 ، دوى: 10.1038 / NGEO1402.
