space

Загадка лунной мантии может пролить свет на эволюцию обитаемых планет

Согласно новой паре исследовательских работ, сложная геологическая история Луны может служить указателем для понимания других каменистых миров во Вселенной, в том числе потенциально пригодных для жизни.

Исследования, поддерживаемые НАСА, основаны на данных давно работающего Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), который последние десять лет составлял карту Луны в высоком разрешении, а также на старых данных бывшего NASA Lunar Prospector и индийского Chandrayaan. 1 космический корабль. Результаты новых исследований показывают, как куски мантии Луны — то есть внутренний слой чуть ниже видимой коры — были выброшены на поверхность, когда астероиды и кометы обрушивались на поверхность Луны на протяжении эонов.

Хотя сама Луна непригодна для жизни, у нее есть мантия, как и у Земли. Таким образом, ученые используют Луну в качестве посредника, чтобы лучше понять эволюцию каменистых планет в целом, даже потенциально пригодных для жизни из них, находящихся на расстоянии световых лет от нас, которые мы можем только мельком увидеть как точки света в ультрасовременные телескопы.

Охота за лунной мантией была сложной, объединяя теорию, моделирование и новую карту вероятных мест расположения мантийного материала с использованием трех наборов данных: картографа лунной минералогии Chandrayaan-1, который показал минеральный состав и изобилие, наблюдения Lunar Prospector за элементами на поверхности, а также изображения и топография от LRO.

«Более подробное понимание этих [мантийных] процессов будет иметь значение для важных последующих вопросов», — говорится в заявлении Дэниела Мориарти, ведущего автора обеих статей и научного сотрудника НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда в Мэриленде. Мориарти добавил, что рассмотренные вопросы могут включать: «Как это раннее нагревание влияет на распределение воды и атмосферных газов на планете? Остается ли вода или выкипит?

Каковы последствия для раннего обитания и возникновения жизни.? » Понимание того, откуда взялась мантия Луны, имеет не только научную ценность, но, возможно, и исследовательскую ценность. В последнее время НАСА изменило свою работу, чтобы включить больше исследований Луны, включая серию роботов в рамках программы Commercial Lunar Payload Services (CLPS).

Некоторым из этих роботов поручено в конечном итоге собрать кусочки лунной мантии с поверхности, чтобы вернуться на Землю, в целях более широкого понимания истории Луны путем изучения лунных образцов вблизи, заявило НАСА. Если все пойдет по плану с точки зрения развития технологий и бюджета, люди могут прибыть с посадочными миссиями по программе Artemis в середине 2020-х годов, хотя это еще не определено.

Artemis нацелена на исследование Луны вокруг ударных кратеров на южном полюсе Луны, и именно здесь приходят новые результаты. Исследования были сосредоточены на странной радиоактивной сигнатуре в 1600-мильном (2600-километровом) регионе под названием Южный полюс-Эйткен. Бассейн. По заявлению НАСА, этот бассейн представляет собой огромный ударный кратер, поэтому здесь можно найти выкопанную лунную мантию и предположить, как она образовалась.

Считается, что каменистые планеты растут за счет аккреции, поскольку более мелкие частицы пыли и камни объединяются под действием их взаимного притяжения. Различные столкновения генерируют много тепла, чему способствуют радиоактивные элементы, которые выделяют тепло при естественном распаде.

В самых больших скалистых объектах, таких как планеты или большие луны, выделяется достаточно тепла, чтобы образовались океаны магмы. Однако в теории отсутствуют некоторые детали, в том числе то, как магматические океаны меняются по мере охлаждения, а также когда и как кристаллизуются минералы в этих океанах. Эти процессы важны, потому что они указывают на состав мантийных пород и на то, где вы можете найти их на поверхности скалистого мира.

На южном полюсе, например, работа группы показывает, что состав радиоактивной аномалии согласуется с тем, что они называют «илом», или материалами, которые образуются в самой верхней части мантии, когда океан магмы завершает охлаждение и кристаллизацию. Раньше ученые думали, что так называемый ил, который включает плотные сочетания горных пород, таких как железо и ильменит (или титановая руда), будет опускаться ниже более легкой коры, вне досягаемости для наземных исследований.

«Суть в том, что эволюция лунной мантии сложнее, чем предполагалось изначально», — сказал Мориарти. «Некоторые минералы, которые кристаллизуются и опускаются рано, менее плотны, чем минералы, которые кристаллизуются и опускаются позже. Это приводит к нестабильной ситуации, когда легкий материал около нижней части мантии пытается подняться, в то время как более тяжелый материал ближе к вершине опускается.

Этот процесс, называемый «гравитационный переворот» не происходит аккуратно и упорядоченно, но становится беспорядочным, с большим количеством перемешивания и неожиданных отставаний ». Эти две статьи были опубликованы в «Nature Communications» в понедельник и в «Журнале геофизических исследований» в январе.

Поделиться с друзьями: