Согласно самой популярной научной гипотезе, Луна, единственный естественный спутник Земли, сформировалась около 4,5 млрд лет назад в результате катастрофического столкновения молодой Земли с протопланетой Тейя. После этого события геологическая история Луны прошла через несколько стадий.

Сначала там существовал глобальный магматический океана. Затем внутренние слои Луны остыли и кристаллизовались, сформировав холодную мертвую структуру, которую мы наблюдаем сегодня. Поскольку на Луне отсутствуют тектоника плит и активная атмосфера, ее внутреннее строение практически не изменялось на протяжении сотен и сотен миллионов лет, что делает Луну важным источником информации о ранней истории системы Земля-Луна.

Целью нового исследования, проведенного японскими учеными, стало уточнение состава лунной мантии, и, прежде всего, уточнение данных о концентрации в ней железа. Результаты их работы были опубликованы в журнале Geophysical Research Letters. До сих пор такие оценки, в основном, базировались на сейсмических данных пилотируемых экспедиций по программе «Аполлон». Однако интерпретация собранного астронавтами массива информации ограничена нехваткой лабораторных данных о свойствах минералов в лунных условиях.

Для решения этой задачи ученые провели лабораторные эксперименты с минералом ортопироксеном, характерным для мантии Луны. Образцы подвергались воздействию высокого давления и температуры (до 5,5 ГПа и 1273 К) с использованием ультразвуковых методов и синхротронного рентгеновского излучения на установке SPring-8 в Японии. Полученные данные о скоростях сейсмических волн затем объединили с известными данными о плотности лунной мантии и хорошо изученными характеристиками оливина – богатого железом минерала. На основе этих изысканий было проведено моделирование свойств верхних слоев мантии Луны.

Результаты показали, что для объяснения наблюдаемых сейсмических данных требуется существенно более высокая концентрация железа в породах мантии на глубинах от 40 до 740 км, чем считалось ранее – около 20 молярных процентов. Это указывает на более «тяжелый» химический состав недр Луны.

Такие выводы могут иметь широкие последствия. Если Луна действительно богата железом, это может означать, что протопланета Тейя также имела более плотный и железосодержащий состав. В свою очередь, это должно влиять на модели формирования Луны, ее ранней вулканической активности и тепловую эволюцию. Более богатая железом мантия могла способствовать более интенсивной внутренней динамике, ускоренному охлаждению и более продолжительному существованию древнего магнитного поля Луны.

• < Назад
• Вперёд >