Mjesec je lako najbolje proučavan objekt u Sunčevom sustavu, (osim Zemlje, naravno.) Ali još uvijek krije neke zagonetke za znanstvenike. Zašto se, na primjer, jedna strana Mjeseca toliko razlikuje od druge?
Mjesec je plimski vezan za Zemlju, tako da smo prije svemirskog leta poznavali samo jednu stranu. Nije bilo razloga da se strana Zemlje razlikuje od daleke strane. Ali sada znamo drugačije.
Kako se svemirska utrka zahuktavala, NASA je poslala niz lunarnih orbitera da provjere Mjesec prije misije Apollo. Lunarni orbiteri 1 do 5 poslani su na Mjesec 1966. i 1967. Primarni fokus orbitera bio je na mjestima slijetanja, ali Lunar Orbiter 4 fotografirao je 95% daljoj strani Mjeseca .
Jedna od mnogih slika druge strane Mjeseca koju je 1967. snimio NASA-in Lunar Orbiter 4. Pogledajte sve te kratere! Zasluga slike:
Sada smo, naravno, mapirali cjelokupnu Mjesečevu površinu, a prikupili smo i sve vrste znanstvenih podataka o našem prirodnom satelitu. Tamo smo poslali astronaute i vratili ih stotine kilograma lunarnog regolita za proučavanje ovdje na Zemlji. A NASA planira povratak na Mjesec u bliskoj budućnosti.
Ali ostaje zagonetno pitanje: zašto je jedna strana toliko kratera, a jedna ne? Zašto je bliža strana toliko glatkija i kojom dominiraju goleme bazaltne, vulkanske ravnice? Zašto je ova drevna vulkanska aktivnost bila uglavnom ograničena na jednu stranu, stranu okrenutu Zemlji?
Bliža strana Mjeseca (lijevo) i krajnja strana Mjeseca (desno). Bliža strana sadrži 97% tamnih vulkanskih ravnica, dok je suprotna strana puno kratera? Zasluge za sliku: NASA
Vodeća teorija za nastanak Mjeseca je hipoteza divovskog udara . Ta teorija sugerira da je veliko planetarno tijelo veličine Marsa, nazvano Theia, udarilo u Zemlju. Sudar je poslao ogromnu količinu rastaljenog materijala u orbitu oko Zemlje, koji se na kraju spojio u Mjesec.
Nova studija ispitivala je nesrazmjer između dvije strane Mjeseca. Njegov naslov je ' Rana izgradnja kore pojačana na bližoj strani Mjeseca depresijom tališta plašta .” Objavljen je u časopisu Nature Geoscience, a glavni autor je Stephen Elardo, docent geologije na Sveučilištu Florida.
Kada se dogodio udar Theie, a Mjesec se spojio iz krhotina, Mjesec nije bio dovoljno velik da nastavi vulkansku aktivnost onoliko dugo koliko je to činila Zemlja. Mjesec je bio mnogo manji i brže se hladio. Ipak, iz nekog razloga, vulkanska aktivnost trajala je mnogo dulje na bližoj strani nego na daljoj. To je protivno načelu, budući da se od tijela očekuje da se sveukupno ohladi istom brzinom.
Studija je usredotočena na čudnu geokemijsku anomaliju na Mjesecu. Bliža strana sadrži regiju koja se zove Olujni teren . Ta regija sadrži veliku količinu specifičnih elemenata. KREEP je kratica za K (atomski simbol za kalij), REE (elementi rijetkih zemalja) i P (atomski simbol za fosfor). KREEP terran također sadrži elemente torij i uran, koji se radioaktivno raspadaju i proizvode toplinu.
Raspodjela torija na mjesečevoj površini iz Lunar Prospector misija. Torij je u velikoj korelaciji s drugim radioaktivnim elementima (proizvodnja topline), pri čemu je većina prisutna na strani koja je okrenuta prema Zemlji (bližnja strana). Odnos između ove regije i mnogih uočenih značajki lunarne povijesti ključno je pitanje u lunarnim znanostima. Zasluge: Laneuville, M. et al (2013) Journal of Geophysical Research: Planets.
Autori ove studije željeli su otkriti može li prisutnost KREEP-a stvoriti uvjete za trajniju vulkansku aktivnost. KREEP bi mogao sniziti točku taljenja plašta, a prisutnost radioaktivnih elemenata mogla je pojačati učinak, stvarajući dovoljno topline da potakne vulkansku aktivnost u regiji dugo nakon što se ostatak Mjeseca ohladio.
Tim istraživača stvorio je analognu stijenu koja je imala ista svojstva, nazvanu stijena Mg-suite. Stvorili su šest verzija ovog analoga, jednu s nula KREEP sadržaja i po jednu s 5%, 10%, 15%, 25% i 50% KREEP i pripadajućim radioaktivnim elementima. Zatim su uzorke izložili visokim temperaturama.
Studija je pokazala da su kompozicijske asimetrije između bližnje i daleke strane Mjeseca utjecale na rano u životu Mjeseca. Autori su napisali: 'Naši rezultati pokazuju da su hemisferne kompozicijske asimetrije na Mjesecu počele imati dramatičan učinak na proizvodnju magme odmah nakon lunarne diferencijacije.'
Ova slika iz studije pokazuje učinke KREEP-a na analog. Rezultati eksperimenata na visokim temperaturama pokazuju da dodavanje KREEP-a analognoj izvornoj stijeni Mg-suite dramatično snižava njezinu temperaturu taljenja. Svaka linija je izoterma koja prikazuje količinu taline prisutne na danoj temperaturi kao funkciju masenog udjela KREEP-a u početnoj smjesi. Jednostavno rečeno, što je više KREEP-a, niža je temperatura taljenja. Zasluge slike: Elardo et al, 2020.
Ovo nije manja anomalija, a kako su napisali, njezin je učinak bio dramatičan. “Velika koncentracija elemenata koji proizvode toplinu na Mjesečevoj bližoj strani ne samo da je imala potencijal djelovati kao izvor topline za taljenje, već je i snizila temperature taljenja na sučelju kora-plašt na način koji je mogao proizvesti ~4-13 puta više magme koje stvaraju koru nego što bi se dogodilo na suprotnoj strani.”
Prethodno istraživanje navodno je pokazalo da je 'magmatizam koji je stvorio koru i koji je odmah uslijedio nakon LMO bio događaj na cijelom Mjesecu', kako pišu autori. Ali ovi rezultati predstavljaju izazov za taj zaključak. Većina LMO modela vidi planete u ovoj fazi evolucije kao homogene kugle od dobro izmiješanih materijala. Ti modeli ne uzimaju u obzir KREEP na isti način kao ovaj rad.
Autori rada pišu: 'Naši rezultati pokazuju da anomalno obogaćivanje nekompatibilnim elementima ovog obližnjeg rezervoara dramatično snižava temperaturu taljenja izvorne stijene za ove magme i može rezultirati 4 do 13 puta većom proizvodnjom magme ispod kore sa strane, čak i bez ikakvog doprinosa radioaktivnosti.”
Ova slika iz studije pokazuje kako je radioaktivni raspad kalija, torija i urana spriječio da se terran Procellarum KREEP ohladi jednako brzo kao i ostatak Mjeseca, produžujući vulkansku aktivnost u regiji. ?Tpovećava se s povećanjem sadržaja KREEP zbog radiogene topline proizvedene raspadom K, Th i U. Image Credit: Elardo et al, 2020.
Kada su dodali učinak zagrijavanja od nuklearnog raspada, slučaj je postao jači. 'Iz termičkog numeričkog modeliranja, pokazujemo da radiogeno zagrijavanje pojačava ovaj učinak i da je moglo rezultirati asimetričnom koncentracijom post-magma-oceanske kore koja se gradi na obližnjoj lunarnoj strani', dodao je.
'Naši nalazi sugeriraju da je geokemijska anomalija blizu utjecala na toplinsku i magmatsku evoluciju Mjeseca tijekom cijele njegove povijesti nakon diferencijacije', napisali su.
Budući da su Zemlja i Mjesec neraskidivo povezani, ovi rezultati bi nam mogli reći nešto i o Zemlji.
Vjeruje se da je prije 4,4 milijarde godina nebesko tijelo (Theia) udarilo u Zemlju i proizvelo Mjesec. Zasluge za sliku: NASA/JPL-Caltech
U priopćenje za javnost , koautor studije Matthieu Laneuville komentirao je: “Zbog relativnog nedostatka procesa erozije, Mjesečeva površina bilježi geološke događaje iz rane povijesti Sunčevog sustava. Konkretno, regije na bližoj strani Mjeseca imaju koncentracije radioaktivnih elemenata poput U i Th za razliku od bilo kojeg drugog mjesta na Mjesecu. Razumijevanje podrijetla ovih lokalnih obogaćivanja U i Th može pomoći u objašnjenju ranih faza formiranja Mjeseca i, kao posljedicu, uvjeta na ranoj Zemlji.”
Više:
- Priopćenje za javnost: Znanstvenici daju novo objašnjenje za drugu stranu Mjesečeve čudne asimetrije
- Znanstveni rad: Rana izgradnja kore pojačana na bližoj strani Mjeseca depresijom tališta plašta
- Svemir danas: Mjesec je stariji nego što su znanstvenici mislili
