Luna je zlahka najbolj dobro preučen objekt v Osončju (razen Zemlje, seveda.) Vendar še vedno skriva nekaj ugank za znanstvenike. Zakaj se na primer ena stran Lune tako razlikuje od druge?
Luna je plimsko priklenjena na Zemljo, zato smo pred poletom v vesolje poznali samo eno stran. Ni bilo razloga, da bi se zemeljska stran razlikovala od oddaljene strani. Zdaj pa vemo drugače.
Ko se je vesoljska dirka segrela, je NASA poslala serijo Lunarnih orbiterjev, da bi preverili Luno pred misijami Apollo. Lunarni orbiterji od 1 do 5 so bili poslani na Luno v letih 1966 in 1967. Glavni poudarek orbiterjev je bil na mestih pristanka, vendar je Lunar Orbiter 4 fotografiral 95 % skrajna stran Lune .
Ena od mnogih slik skrajne strani Lune, ki jih je leta 1967 ujel Nasin Lunar Orbiter 4. Poglejte si vse te kraterje! Zasluga slike:
Zdaj smo seveda preslikali celotno Lunino površino in zbrali vse vrste znanstvenih podatkov tudi o našem naravnem satelitu. Tja smo poslali astronavte in jih pripeljali nazaj stotine kilogramov luninega regolita za študij tukaj na Zemlji. In NASA načrtuje vrnitev na Luno v bližnji prihodnosti.
Vendar ostaja zmedeno vprašanje: zakaj je ena stran tako kraterirana, ena pa ne? Zakaj je bližnja stran tako bolj gladka in prevladujejo obsežne bazaltne, vulkanske ravnice? Zakaj je bila ta starodavna vulkanska dejavnost večinoma omejena na eno stran, stran, obrnjeno proti Zemlji?
Bližnja stran Lune (levo) in skrajna stran Lune (desno). Bližnja stran vsebuje 97 % temnih vulkanskih ravnin, medtem ko je skrajna stran veliko bolj kraterirana? Avtor slike: NASA
Vodilna teorija za nastanek Lune je hipoteza o velikem udarcu . Ta teorija nakazuje, da je veliko planetarno telo približno velikosti Marsa, imenovano Theia, udarilo v Zemljo. Trk je v orbito okoli Zemlje poslal ogromno staljenega materiala, ki se je na koncu združil v Luno.
Nova študija je preučevala neskladje med obema stranema Lune. Njen naslov je ' Zgodnja izgradnja skorje na Lunini bližini je okrepljena z depresijo tališča plašča .” Objavljena je v reviji Nature Geoscience, glavni avtor pa je Stephen Elardo, docent za geologijo na Univerzi Florida.
Ko je prišlo do udarca Theie in se je Luna združila iz naplavin, Luna ni bila dovolj velika, da bi nadaljevala vulkansko dejavnost tako dolgo kot Zemlja. Luna je bila veliko manjša in se je hitreje ohladila. Toda iz nekega razloga je vulkanska dejavnost na bližnji strani trajala veliko dlje kot na skrajni strani. To je v nasprotju z načeli, saj naj bi se telo na splošno ohladilo z enako hitrostjo.
Študija je osredotočena na čudno geokemično anomalijo na Luni. Bližnja stran vsebuje regijo, imenovano Viharni teren . Ta regija vsebuje veliko količino specifičnih elementov. KREEP pomeni K (atomski simbol za kalij), REE (redkozemeljski elementi) in P (atomski simbol za fosfor). Terran KREEP vsebuje tudi elementa torij in uran, ki radioaktivno razpadata in proizvajata toploto.
Porazdelitev torija na lunini površini iz Lunarni iskalec poslanstvo. Torij je močno povezan z drugimi radioaktivnimi elementi (proizvajajo toploto), pri čemer ga je večina prisotna na strani, obrnjeni proti Zemlji (bližnja stran). Razmerje med to regijo in številnimi opazovanimi značilnostmi lunine zgodovine je ključno vprašanje v lunarnih znanostih. Zasluge: Laneuville, M. et al (2013) Journal of Geophysical Research: Planets.
Avtorji te študije so želeli ugotoviti, ali bi prisotnost KREEP lahko ustvarila pogoje za trajnejšo vulkansko aktivnost. KREEP bi lahko znižal tališče plašča, prisotnost radioaktivnih elementov pa bi lahko poslabšala učinek, tako da bi ustvaril dovolj toplote, da bi spodbudil vulkansko aktivnost v regiji še dolgo po tem, ko se je preostali del Lune ohladil.
Skupina raziskovalcev je ustvarila analogno kamnino, ki je imela enake lastnosti, imenovano kamnina Mg-suite. Ustvarili so šest različic tega analoga, eno z ničelno vsebnostjo KREEP in po eno s 5%, 10%, 15%, 25% in 50% KREEP in pripadajočimi radioaktivnimi elementi. Nato so vzorce izpostavili visokim temperaturam.
Študija je pokazala, da so sestavne asimetrije med bližnjo in skrajno stranjo Lune vplivale na zgodnje življenje Lune. Avtorji so zapisali: 'Naši rezultati kažejo, da so hemisferne kompozicijske asimetrije na Luni začele dramatično vplivati na proizvodnjo magme takoj po lunini diferenciaciji.'
Ta številka iz študije prikazuje učinke KREEP na analog. Rezultati visokotemperaturnih eksperimentov kažejo, da dodatek KREEP analogni izvorni kamnini iz Mg suite dramatično zniža njeno temperaturo taljenja. Vsaka vrstica je izoterma, ki prikazuje količino taline, ki je prisotna pri dani temperaturi, kot funkcijo utežnega deleža KREEP v začetni mešanici. Preprosto povedano, več kot je KREEP, nižja je temperatura taljenja. Zasluge za sliko: Elardo et al, 2020.
To ni manjša anomalija in kot so zapisali, je bil njen učinek dramatičen. 'Velika koncentracija elementov, ki proizvajajo toploto, na bližnji strani Lune ni imela le potenciala, da deluje kot vir toplote za taljenje, ampak je tudi znižala temperature taljenja na vmesniku skorja-plašček na način, ki bi lahko proizvedel približno 4-13-krat več magme, ki tvorijo skorjo, kot bi se pojavile na drugi strani.'
Prejšnje raziskave naj bi pokazale, da je bil 'magmatizem za gradnjo skorje, ki je takoj sledil LMO dogodek na ravni Lune', kot pišejo avtorji. Toda ti rezultati predstavljajo izziv za ta sklep. Večina modelov LMO vidi planete v tej fazi evolucije kot homogene krogle iz dobro mešanih materialov. Ti modeli ne upoštevajo KREEP-a na enak način kot to delo.
Avtorji prispevka pišejo: 'Naši rezultati kažejo, da anomalna obogatitev v nezdružljivih elementih tega bližnjega rezervoarja dramatično zniža temperaturo taljenja izvorne kamnine za te magme in je lahko povzročila 4 do 13-krat večjo produkcijo magme pod bližnjo skorjo, tudi brez kakršnega koli prispevka radioaktivnosti.'
Ta številka iz študije prikazuje, kako je radioaktivni razpad kalija, torija in urana preprečil, da bi se terran Procellarum KREEP ohladil tako hitro kot preostali del Lune, kar je podaljšalo vulkansko aktivnost v regiji. ?Tnarašča z naraščajočo vsebnostjo KREEP zaradi radiogene toplote, ki nastane zaradi razpada K, Th in U. Image Credit: Elardo et al, 2020.
Ko so dodali učinek segrevanja zaradi jedrskega razpada, se je zadeva okrepila. 'Iz termičnega numeričnega modeliranja smo pokazali, da radiogeno segrevanje spoji ta učinek in je lahko povzročilo asimetrično koncentracijo post-magma-oceanske skorje na bližnji lunini strani,' so dodali.
'Naše ugotovitve kažejo, da je geokemična anomalija blizu strani vplivala na toplotno in magmatsko evolucijo Lune skozi celotno zgodovino po diferenciaciji,' so zapisali.
Ker sta Zemlja in Luna neločljivo povezani, bi nam ti rezultati morda na koncu povedali nekaj tudi o Zemlji.
Menijo, da je pred 4,4 milijarde let nebesno telo (Theia) trčilo v Zemljo in povzročilo Luno. Zasluge za sliko: NASA/JPL-Caltech
V izjava za javnost , soavtor študije Matthieu Laneuville je komentiral: »Zaradi relativnega pomanjkanja erozijskih procesov Lunina površina beleži geološke dogodke iz zgodnje zgodovine Osončja. Zlasti regije na bližnji strani Lune imajo koncentracije radioaktivnih elementov, kot sta U in Th, za razliko od kjer koli drugje na Luni. Razumevanje izvora teh lokalnih obogatitev U in Th lahko pomaga razložiti zgodnje faze nastanka Lune in posledično razmere na zgodnji Zemlji.'
Več:
- Izjava za javnost: Znanstveniki ponujajo novo razlago za skrajno stran lunine čudne asimetrije
- Raziskovalna naloga: Zgodnja gradnja skorje na Lunini bližini je okrepljena z depresijo tališča plašča
- Vesolje danes: Luna je starejša, kot so mislili znanstveniki
